精軋機軋輥斷裂失效的有限元分析.pdf

1、碩士學位論文碩士學位論文論文題目論文題目：精軋機軋輥斷裂失效的有限元分析英文題目英文題目：FinishingMillRollFractureFailureAnalysisofTheFiniteElementMethod學位類學位類別：工程碩士研究生姓研究生姓名：強磊學號學號：201102340學科學科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：機械工程指導教指導教師：于文妍職稱職稱：教授協(xié)助指導教協(xié)助指導教師：師：職稱：職稱：2013年6月6日分類號：分類號

2、：TG335.5TG335.5密級：級：公開UDC：學校代碼：學校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文I摘要軋輥作為軋機中的非常重要的消耗部件。在軋制生產(chǎn)過程中，軋輥一直受到比較復雜的應力，尤其在熱連軋的軋制過程中，軋輥的工作環(huán)境非常惡劣，軋輥不但會與高溫軋件和支撐輥進行接觸，而且還會受到冷卻水的冷卻作用。在整個的軋制生產(chǎn)過程中軋輥不但要承受由于溫度和冷卻水引起的周期性熱應力，還要承受軋制壓力引起的接觸應力、剪切應力以及

3、殘余應力等。在生產(chǎn)實踐過程中，造成軋輥失效、影響其壽命的主要原因，就是由于產(chǎn)生的裂紋、疲勞破壞以及軋輥的表面的剝落，而這些原因都是和軋輥的受力狀況具有非常密切的聯(lián)系。本文通過對軋輥在軋制過程中進行的有限元模擬，以及對軋輥裂紋進行的分析，為在實際生產(chǎn)中對軋輥的疲勞裂紋擴展問題和斷裂失效提供了一定參考。利用有限元分析軟件ANSYS，建立了熱連軋軋制的軋輥有限元模型，實現(xiàn)了軋輥熱連軋軋制過程的模擬，并且通過模擬軋輥在軋制一周后的一些參量的變化

4、曲線，得到的結(jié)論如下：軋輥的溫度變化范圍比較劇烈，最大值達到478.5℃，最終穩(wěn)定在98℃。軸向熱應力及其環(huán)向熱應力變化的趨勢大體一致，最大值達到982MPa左右。軋輥與軋件的接觸區(qū)域和與支撐輥的接觸區(qū)域是軋輥承受應力比較大的區(qū)域，其中應力變化最劇烈在軋輥與軋件的接觸區(qū)域，其中產(chǎn)生的應力最大一度達到969MPa，所以軋輥與軋件接觸區(qū)域容易形成塑性區(qū)，更容易產(chǎn)生裂紋。其次，在無裂紋軋輥的有限元模型基礎(chǔ)上布置其表面裂紋，從而得到軋輥在工作一

5、周不同時刻的應力強度因子和J積分，并通過對它們變化規(guī)律的分析，得到的結(jié)論如下：在軋輥剛與軋件接觸時以及與支撐輥接觸時，應力強度因子和J積分基本都出現(xiàn)了最大值。裂紋傾斜角對應力強度因子和J積分的影響都很小，而對二者影響較大的主要因素是裂紋的長度以及載荷的大小。最后，對軋輥的失效形式進行探究，同時對軋輥的疲勞壽命進行預測，得到軋輥運轉(zhuǎn)227526轉(zhuǎn)，即工作126小時時應該停止工作，對軋輥的表面裂紋進行修磨處理。本論文的研究為提高熱軋機軋輥的