基于ANSYS有限元模拟四辊轧机轧件

中国矿业大学2008年本科生答辩设计题目：基于ANSYS有限元模拟四辊轧机轧件应力姓名：黄锟学号:14044866指导老师：张绪平ANSYS四滚轧机模型建立的意义1实现了变尺寸四辊轧机自动模拟程序。2实现了用VB对ANSYS四辊轧机模型的封装调用2由于四辊轧机在实际的工作中，板的受力是不均匀的，轧制后，轧件会发生中间厚两边薄的现象，导致了轧件生产后的质量难以符合顾客的要求，所以我们要计算出四辊轧机在轧制过程中应力的变化，才能改善轧件的质量，但是用人为的计算需要大量的时间，为了方便计算，我们使用了以ANSYS为模拟平台，快速准确的模拟出了四辊轧机在轧制过程中的应力变化。难点1模拟四辊轧机时，各个部分应该设为什么材料？2边界条件如何设定？3前、后张力如何加载？4ANSYS模拟四辊轧机的APDL如何实现？5如何实现用VB调用ANSYS模拟程序？4如何控制轧件扎后的板型和轧件质量？一实例分析1启动ANSYS并定义单元的类型选择了3DSOLID164网格类型2定义材料属性辊径设为刚体辊身设为线弹性材料轧件设为双线性硬化材料3建立四辊轧机模型刚柔衔接问题：在用ANSYS做出模型之后，分析模型是由13个部分组成的，我们只计算了四分之一，只考虑模型的7个部分。其中工作辊是由4，6和5组成的，4和6为工作辊辊身，5为工作辊辊径，支撑辊是由1，3和2组成的，1和3为支撑辊辊身，2为支撑辊辊径。4网格的划分5创建PART，定义接触把四辊轧机分为5个部分：即轧件、工作辊辊身、工作辊辊径，支撑辊辊身、支撑辊辊径。选择轧件与工作辊辊身相接触工作辊辊身和支撑辊辊身相接触6边界条件对于轧件只能在X方向移动，上下和左右不能移送，所以在UY方向UY=0,在UZ方向UZ=0，对于轧辊上下可以移送不能左右移动前后移送，其在UZ方向UZ=07初始条件与前后张力的加载在轧件前端节点建立一个集合以施加前张力，在轧件后端节点建立一个集合以施加后张力。FORWARD参数设为前张力*轧件横截面面积/横截面网格数BACKWARD参数设为后张力*轧件横截面面积/横截面网格数初始条件：设定轧件的初速度为1.5轧辊转速为4.21Rad/s前后张力加载完成后如图所示：8求解（输入时间、时间步）设定计算时间为0.4，计算20步。求出轧件再轧制过程中的应力变化。二分析的结论如图所示，轧件在轧制后会发生中间厚两边薄的现象。分析轧件宽度、厚度、压下率、摩擦系数等轧制参数对轧件边部减薄的影响。得到以下结论：1相同的压下量时，随着厚度增大，相应的压下率减小，轧件的边部减薄量逐渐减小。2相同厚度的轧件，随着压下率的增加，其边部减薄量逐渐增加，因此，小压下量依然是减小边部减薄的有效措施。3其他轧制参数相同，随着摩擦系数的增加，轧件的边部减薄量逐渐增大。4其他轧制参数相同时，随着轧件宽度的增加，轧件的边部减薄率逐渐增大。以上方法是通过改变设计参数来调节的。也可以通过改变辊形来调节这种有害的情况。如把工作辊做成正凸度辊，那样就可以减小中间厚两边薄的现象。从而提高轧件的质量。三VB对ANSYS的封装1输入和输出APDL虽然功能强大,但但完全用APDL编写的宏存在以下不足:(1)用APDL语言较难控制程序的进程。虽然它提供了循环语句和条件判断语句,但总的来说还是难以用来编写结构清晰的程序;(2)利用APDL虽然能够进行简单的界面设计,但其功能不够强大,交互性不够流畅。2用VB编写输入程序并生成了APDL3VB对ANSYS的封装VB调用ANSYS的关键代码如下:Result=shell(“C:\ProgramFiles\AnsysInc\v81\ANSYS\bin\intel\ansys81-b–pansysul-iinput_file-ooutput_file“)其中ansysul为ANSYS产品特征代码,如ansysul,input_file为用APDL语言编写的ANSYS输入文件。output_file是输出文件。4生成APLD当输入参数并单击COMMAND按钮时将会在VB工作文件夹中生成一个以.TXT结尾的文件，如图所示5VB设计的输入界面如下图所示：Thankyou!