CAE技术在研究开发中的应用.ppt

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CAE技术及其工程应用技术及其工程应用1CAE技术在研究开发中的应用北京科技大学机械工程学院臧勇2CAE技术及其工程应用技术及其工程应用内容提纲1.1.HH型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真2.2.三辊行星轧制仿真三辊行星轧制仿真3.3.连铸装备及过程仿真连铸装备及过程仿真4.4.结构屈曲分析结构屈曲分析5.5.HH型钢残余热应力仿真分析型钢残余热应力仿真分析6.6.PilgerPilger轧机运动学动力学仿真轧机运动学动力学仿真CAE技术在研究开发中的应用技术在研究开发中的应用7.7.SG18SG18辊轧机故障仿真研究辊轧机故障仿真研究8.8.CSPCSP轧机振动轧机振动9.9.锯片修磨机设计研究锯片修磨机设计研究10.10.滚切剪行为研究滚切剪行为研究11.11.薄壁型钢精确矫直研究薄壁型钢精确矫直研究12.12.锯片淬火机淬火过程仿真锯片淬火机淬火过程仿真3CAE技术及其工程应用技术及其工程应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用ll1111）HHHH型钢有限元仿真分析建模型钢有限元仿真分析建模型钢有限元仿真分析建模型钢有限元仿真分析建模ll2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况ll3333）仿真结果及分析）仿真结果及分析）仿真结果及分析）仿真结果及分析轧坯截面的网格轧坯截面的网格轧坯截面的网格轧坯截面的网格HH型钢的三维动态轧制模型型钢的三维动态轧制模型型钢的三维动态轧制模型型钢的三维动态轧制模型A-AA-A与与与与B-BB-B为对称平面为对称平面为对称平面为对称平面4CAE技术及其工程应用技术及其工程应用1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析万能轧机的轧辊压下方向示意图万能轧机的轧辊压下方向示意图万能轧机的轧辊压下方向示意图万能轧机的轧辊压下方向示意图1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用5CAE技术及其工程应用技术及其工程应用常规计算结果常规计算结果常规计算结果常规计算结果轧轧制制过过程程中中的的接接触触区区轧轧制制方方向向摩摩擦擦力力云云图图轧轧坯坯的的X向向位位移移云云图图轧轧坯坯的的Y向向位位移移分分布布云云图图1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真6CAE技术及其工程应用技术及其工程应用立辊压下方向轧制力变化规律立辊压下方向轧制力变化规律立辊压下方向轧制力变化规律立辊压下方向轧制力变化规律由图可知，立辊压下方向轧制力随辊缝的变大而呈线性递减规律，即，腿腰由图可知，立辊压下方向轧制力随辊缝的变大而呈线性递减规律，即，腿腰由图可知，立辊压下方向轧制力随辊缝的变大而呈线性递减规律，即，腿腰由图可知，立辊压下方向轧制力随辊缝的变大而呈线性递减规律，即，腿腰延伸比增大，立辊轧制力减小。

延伸比增大，立辊轧制力减小。

延伸比增大，立辊轧制力减小。

延伸比增大，立辊轧制力减小。

1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真7CAE技术及其工程应用技术及其工程应用1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析翼缘高度方向位移矢量翼缘高度方向位移矢量翼缘高度方向位移矢量翼缘高度方向位移矢量金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（1111）CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真8CAE技术及其工程应用技术及其工程应用金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（2222）立辊压下方向位移矢量立辊压下方向位移矢量立辊压下方向位移矢量立辊压下方向位移矢量可以看出：

存在可以看出：

存在可以看出：

存在可以看出：

存在“零位移线零位移线零位移线零位移线”，腿腰结合部位，出现，腿腰结合部位，出现，腿腰结合部位，出现，腿腰结合部位，出现“颈缩颈缩颈缩颈缩”。

1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真9CAE技术及其工程应用技术及其工程应用金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（3333）立辊压下方向位移中性面立辊压下方向位移中性面立辊压下方向位移中性面立辊压下方向位移中性面1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真10CAE技术及其工程应用技术及其工程应用金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（金属流动仿真结果（4444）合位移矢量图合位移矢量图合位移矢量图合位移矢量图可以看出，在翼缘端部出现金属可以看出，在翼缘端部出现金属可以看出，在翼缘端部出现金属可以看出，在翼缘端部出现金属“内翻内翻内翻内翻”现象现象现象现象1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真11CAE技术及其工程应用技术及其工程应用金属流动情况分析金属流动情况分析金属流动情况分析金属流动情况分析上图是上图是H型钢万能轧制的一个分析简图，通过分析可知翼缘内侧金属的轧制状态型钢万能轧制的一个分析简图，通过分析可知翼缘内侧金属的轧制状态类似类似“孔型轧制孔型轧制”的侧壁压下：

翼缘内表面金属与平辊辊面侧壁接触，两者之的侧壁压下：

翼缘内表面金属与平辊辊面侧壁接触，两者之间产生一定的粘着作用，在平辊旋转的作用下，与翼缘内侧接触的平辊侧面上间产生一定的粘着作用，在平辊旋转的作用下，与翼缘内侧接触的平辊侧面上的质点均有向压下方向的速度分量，带动翼缘内侧金属向下流动；立辊与翼缘的质点均有向压下方向的速度分量，带动翼缘内侧金属向下流动；立辊与翼缘外侧的轧制相当于外侧的轧制相当于“平板轧制平板轧制”，翼缘外侧的金属变形遵从，翼缘外侧的金属变形遵从“平板轧制平板轧制”规律，规律，金属向边部自由宽展。

翼缘内外两侧的金属分别向相反的方向流动，必然会有金属向边部自由宽展。

翼缘内外两侧的金属分别向相反的方向流动，必然会有一条不产生流动的一条不产生流动的“中性线中性线”，用数值方法分析时，可以称之为，用数值方法分析时，可以称之为“零位移线零位移线”。

该。

该“零位移线零位移线”可用于分析万能轧制时翼缘部分两种轧制状态的分界线。

可用于分析万能轧制时翼缘部分两种轧制状态的分界线。

1111）HHHH型型型型钢钢有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模有限元仿真分析建模2222）仿真工况）仿真工况）仿真工况）仿真工况3333）仿真）仿真）仿真）仿真结结果及分析果及分析果及分析果及分析CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用1H1H型钢轧制过程仿真型钢轧制过程仿真12CAE技术及其工程应用技术及其工程应用22三辊行星轧制仿真三辊行星轧制仿真CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用13CAE技术及其工程应用技术及其工程应用CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用22三辊行星轧制仿真三辊行星轧制仿真14CAE技术及其工程应用技术及其工程应用三角形效应分析三角形效应分析轧制过程中管头三角形外轮廓摩擦力偏小时轧件外形22三辊行星轧制仿真三辊行星轧制仿真CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用15CAE技术及其工程应用技术及其工程应用3.13.1直角型钢包回转台直角型钢包回转台3.23.2钢包回转台钢包回转台3.33.3结晶器结构与参数分析结晶器结构与参数分析3.43.4立式连铸机计算机仿真分析立式连铸机计算机仿真分析3.53.5直弧式连铸顶弯过程仿真分析直弧式连铸顶弯过程仿真分析3.63.6连铸凝固过程仿真分析连铸凝固过程仿真分析3.73.7连铸轻压下工艺仿真研究连铸轻压下工艺仿真研究3.83.8板坯连铸三维鼓肚变形仿真研究板坯连铸三维鼓肚变形仿真研究3.93.9异型坯连铸计算机仿真分析异型坯连铸计算机仿真分析33连铸装备及过程仿真连铸装备及过程仿真CAE技术在轧钢领域上的应用技术在轧钢领域上的应用16CAE技术及其工程应用技术及其工程应用为为适适用用特特殊殊应应用用场场合合而而设设计计的的特特殊殊结结构构钢钢包包回回转转台台，对对钢钢包包进进行行三三维维建建模模计计算算机机仿仿真真分分析析，确确定定结结构构的的应应力力水水平平及及变变形形程程度度，进进行行结结构构强强度度评评估估，为为设设备备的的安安全全适适用用提提供供保障。

保障。

3.13.1直角型钢包回转台直角型钢包回转台3连铸装备及过程仿真连铸装备及过程仿真17CAE技术及其工程应用技术及其工程应用回转台各主要受力件强度计算机三维仿真分析3.23.2钢包回转台钢包回转台3连铸装备及过程仿真连铸装备及过程仿真18CAE技术及其工程应用技术及其工程应用结结晶晶器器内内部部初初始始坯坯壳壳的的生生成成、温温度度场场及及增增长长情情况况；结结晶晶器器出出口口坯坯壳壳厚厚度度与与拉拉速速的的关关系系；结结晶晶器器内内部部坯坯壳壳的的变变形形及及可可能能的的气气隙隙生生成成；结结晶晶器器铜铜管管温温度度场场及及应应力力应应变变情情况况；铜铜管管最佳倒锥度优化；最佳倒锥度优化；铜管最佳长度；铜管最佳园角大小。

铜管最佳长度；铜管最佳园角大小。

3.33.3结晶器结构与参数分析结晶器结构与参数分析3连铸装备及过程仿真连铸装备及过程仿真19CAE技术及其工程应用技术及其工程应用铸坯凝固过程仿真分析；铸坯凝固过程仿真分析；夹持区夹持能力仿真分析；极限拉坯速度的讨论。

夹持区夹持能力仿真分析；极限拉坯速度的讨论。

3.43.4立式连铸机计算机仿真分析立式连铸机计算机仿真分析3连铸装备及过程仿真连铸装备及过程仿真20CAE技术及其工程应用技术及其工程应用凝凝固固过过程程仿仿真真分分析析；顶顶弯弯过过程程仿仿真真分分析析；顶顶弯弯过过程程铸铸坯坯的的应应力力应应变