鑄軋輥輥套熱結(jié)構(gòu)耦合分析及其疲勞壽命研究.pdf

1、鋁連續(xù)鑄軋技術(shù)生產(chǎn)工藝流程短、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良而日益在國(guó)內(nèi)外受到越來越多的重視。截止2005年底，我國(guó)現(xiàn)有鑄軋機(jī)280臺(tái)。作為鑄軋機(jī)的核心部件，鑄軋輥在鑄軋生產(chǎn)中起著極為重要的作用。在鑄軋過程中，鋁熔體在輥縫中冷卻和凝固所散發(fā)的熱量主要是通過其與輥套的接觸傳熱到輥套上，然后由輥套內(nèi)部的循環(huán)冷卻水不斷的冷卻輥套，帶走熱量?？梢姡佁壮惺苤芷谛缘臒彷d荷沖擊，在熱應(yīng)力、軋制應(yīng)力、裝配應(yīng)力等載荷綜合作用下，產(chǎn)生機(jī)械疲勞和熱疲勞，導(dǎo)致輥套失效。輥套除

2、正常磨損外，主要是過早產(chǎn)生疲勞裂紋，提前失效，這種情況在生產(chǎn)中占80﹪以上。由于輥套價(jià)格昂貴，如果其提前失效，將會(huì)增加生產(chǎn)成本，因此研究提高輥套的使用壽命具有重大意義。 本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)鑄軋輥使用壽命研究分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)連續(xù)鑄軋過程中的輥套進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合建模和求解分析，主要研究如下： (1)建立輥套傳熱的數(shù)學(xué)和物理模型，解決了鑄軋過程中存在質(zhì)量傳輸和周期性運(yùn)動(dòng)邊界的問題，得到輥套的溫度場(chǎng)分

3、布規(guī)律； (2)在輥套溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，考慮到在鑄軋過程中輥套承受軋制應(yīng)力、熱應(yīng)力、裝配應(yīng)力等載荷綜合作用，對(duì)輥套進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合分析，得到輥套的應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律； (3)通過仿真得到的輥套溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律，分析輥套產(chǎn)生疲勞裂紋的原因，并且根據(jù)金屬疲勞累積損傷理論和斷裂力學(xué)理論，研究輥套疲勞裂紋形成及擴(kuò)展壽命規(guī)律，建立輥套疲勞壽命預(yù)測(cè)模型； (4)全面分析了不同鑄軋生產(chǎn)工藝參數(shù)，如鑄軋速度、鑄軋區(qū)長(zhǎng)度、冷卻