【摘要】：軋制是薄板生產(chǎn)的一種重要方法,其最終產(chǎn)品冷軋薄板被廣泛應(yīng)用于電力、汽車、建筑、產(chǎn)業(yè)設(shè)備等各個(gè)國(guó)民生產(chǎn)的關(guān)鍵領(lǐng)域,其技術(shù)和產(chǎn)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程的重要指標(biāo)。生產(chǎn)中帶鋼材料不可避免的存在各種缺陷(如夾雜、孔洞、裂紋等),缺陷在冷軋過(guò)程中承受巨大的塑性變形而擴(kuò)展,將造成帶鋼的質(zhì)量下降或邊部開(kāi)裂,嚴(yán)重情況下還會(huì)引起帶鋼的斷帶,影響生產(chǎn)的連續(xù)性,降低生產(chǎn)效率,甚至還會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成損壞。由于軋制過(guò)程中在軋制變形區(qū)內(nèi)金屬材料處于非常復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于軋制工藝條件下帶鋼材料的損傷和斷裂機(jī)理的理論研究還非常薄弱,缺乏完整的理論體系。因此開(kāi)展對(duì)帶鋼在軋制過(guò)程中的損傷和斷裂機(jī)理的研究,不僅具有一定的理論創(chuàng)新性,同時(shí)對(duì)預(yù)防和控制軋制過(guò)程中邊裂和斷帶具有非常重要工程實(shí)用價(jià)值。本文首先通過(guò)理論推導(dǎo)的方法,分析了軋制過(guò)程中帶鋼在軋制變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布規(guī)律。考慮軋制過(guò)程中應(yīng)力分布的邊部效應(yīng),將軋制變形區(qū)從寬度方向分為中部區(qū)域和兩個(gè)邊部區(qū)域,邊部區(qū)域根據(jù)金屬材料的流變狀態(tài)又分為停滯過(guò)渡區(qū)和完全滑動(dòng)區(qū),建立了整個(gè)軋制變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布解析表達(dá)式。并討論了各個(gè)軋制參數(shù)對(duì)整個(gè)軋制變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布的影響規(guī)律�；谲堉谱冃螀^(qū)的應(yīng)力狀態(tài),提出采用剪切修正GTN損傷模型對(duì)軋制過(guò)程中帶鋼邊部的損傷與開(kāi)裂行為進(jìn)行數(shù)值仿真研究。推導(dǎo)了剪切修正GTN模型的損傷本構(gòu)方程及其數(shù)值算法,并編寫(xiě)VUMAT材料子程序?qū)崿F(xiàn)損傷模型在ABAQUS\Explicit中的有限元運(yùn)算。并給出了標(biāo)定金屬材料關(guān)于剪切修正GTN模型損傷參數(shù)的一套方法。建立軋制過(guò)程有限元模型,基于剪切修正GTN損傷模型分析了帶鋼在軋制過(guò)程中的損傷演化及分布規(guī)律,結(jié)果表明軋制過(guò)程中帶鋼邊緣區(qū)域的損傷要明顯高于中部區(qū)域,這與實(shí)際生產(chǎn)中帶鋼容易出現(xiàn)邊部開(kāi)裂的現(xiàn)象是吻合的。采用正交試驗(yàn)分析的方法,研究了軋制半徑、壓下率、摩擦系數(shù)和張力等工藝參數(shù)對(duì)帶鋼邊部損傷值的影響規(guī)律。隨著軋制壓下率和軋制張力的增大,帶鋼邊部損傷值越大,而隨著軋輥半徑和摩擦系數(shù)的增大,損傷值會(huì)略有減小在帶鋼邊部預(yù)制缺陷,進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)和有限元仿真分析,結(jié)果表明：含邊部缺陷帶鋼在軋制過(guò)程中容易在缺陷尖端沿45°和135°方向產(chǎn)生了兩條裂紋,且以135°位置的裂紋為主裂紋,擴(kuò)展方向與軋制方向相反。主裂紋的擴(kuò)展長(zhǎng)度隨著壓下率和張力增大而增大,隨著軋輥半徑和摩擦系數(shù)的增大而減小。同時(shí),分析了帶鋼邊部不同尺寸形式的V-型缺陷在多道次軋制過(guò)程中的變形和開(kāi)裂行為,V-型缺陷的寬度越大,長(zhǎng)度越小,軋制過(guò)程中缺陷尖端越不容易形成裂紋。基于剪切修正GTN損傷模型對(duì)帶鋼軋制過(guò)程邊部缺陷開(kāi)裂行為和機(jī)理的研究,提出了一種帶鋼邊部缺陷在軋制過(guò)程中的擴(kuò)展準(zhǔn)則。在準(zhǔn)則中缺陷擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)力定義為缺陷尖端等效應(yīng)力和靜水應(yīng)力的加權(quán)組合形式,當(dāng)組合應(yīng)力和材料抗拉強(qiáng)度的比值大于1則認(rèn)為材料失效。采用有限元模擬和數(shù)學(xué)回歸方法得到帶鋼邊部缺陷尖端的最大等效應(yīng)力和靜水應(yīng)力對(duì)工藝參數(shù)、材料力學(xué)屬性和缺陷尺寸等軋制參數(shù)的函數(shù)關(guān)系,建立了帶鋼邊部缺陷在以上軋制參數(shù)條件下的擴(kuò)展判據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。通過(guò)不同的軋制參數(shù)下的軋制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了缺陷擴(kuò)展判據(jù)的正確性,并最終給出軋制過(guò)程失效評(píng)定圖,指導(dǎo)軋制生產(chǎn)實(shí)踐。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG335

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 劉助柏;王連冬;李緯民;齊作玉;;鐓粗力學(xué)分析[J];大型鑄鍛件;1992年01期

2 張澤華,呂桂英;球墨鑄鐵屈服準(zhǔn)則及強(qiáng)化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1985年A7期

3 劉杰民;郭仲魁;孫雅珍;李英銘;;RCD模型對(duì)應(yīng)力軟化材料的力學(xué)行為預(yù)測(cè)分析[J];沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年03期

4 王利，陳廉;Ⅰ＋Ⅱ復(fù)合型載荷缺口前端雙氫峰規(guī)律的研究[J];金屬學(xué)報(bào);1995年10期

5 ;[J];;年期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 孫權(quán);帶鋼軋制過(guò)程損傷與開(kāi)裂行為的研究[D];華東理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李松;結(jié)構(gòu)鋼廣義雙剪靜水應(yīng)力型斷裂準(zhǔn)則及試驗(yàn)研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：2472611