高溫合金鋼板多道次可逆熱軋的有限元模擬.pdf

1、GH4169合金是Ni-Fe-Cr基變形高溫合金，已成為航空、能源、石油化工等工業(yè)的常用材料之一。金屬板材的熱軋是一個(gè)高度非線性的彈塑性大變形過程，難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來描述。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，有限元法已被越來越多地應(yīng)用于板帶軋制的模擬。但目前的模擬工作大都采用二維模型，沒有考慮軋件各場變量的橫向分布；而且研究集中在單道次成形模擬上，對(duì)多道次熱連軋的模擬還很少；此外，多采用動(dòng)態(tài)顯式算法進(jìn)行求解，精度較低，難以獲得良好的板形。近年

2、來，有些研究工作開發(fā)了三維有限元仿真模型，但其軋輥常采用剛性模型，無法考慮由彎輥力、軋制力和溫度變化引起的軋輥彈性變形，而這對(duì)于最終的板材質(zhì)量是非常重要的。高溫合金鋼的高流變應(yīng)力特性也決定了在研究其板形問題時(shí)必須要考慮軋輥的彈性變形。為了解決以上問題，本文主要完成了以下研究工作： 基于商用有限元軟件MSC.Marc，采用彈塑性大變形熱力耦合有限元法，并用Fortran語言進(jìn)行二次開發(fā)，建立了包括等效彈性軋輥在內(nèi)的多道次可逆熱軋過

3、程的熱力耦合有限元模型，實(shí)現(xiàn)了多道次可逆軋的連續(xù)模擬，過程中不需要進(jìn)行人工干預(yù)，并解決了道次間的參數(shù)傳遞和網(wǎng)格自動(dòng)重劃分問題，再現(xiàn)了可逆熱軋的“頭尾”溫差特性，采用準(zhǔn)靜態(tài)算法，獲得了穩(wěn)定的軋件板形。 高溫合金GH4169的多道次熱軋模擬結(jié)果表明，此種建模方法獲得了較好的計(jì)算精度，對(duì)于研究多道次的熱軋及其板形問題具有一定參考價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，分析了軋件的等效應(yīng)力場、等效應(yīng)變場、溫度場、軋制力、寬展的變化規(guī)律，為進(jìn)一步研究軋制工藝和