無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)

前言

無(wú)縫鋼管是一種重要的經(jīng)濟(jì)鋼材，世界各國(guó)都十分重視無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)寶鋼、衡陽(yáng)、承德、鞍山等各大鋼鐵公司先后引進(jìn)或消化德國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)，將其用于實(shí)際生產(chǎn)。因引進(jìn)技術(shù)帶有較強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和目前孔型設(shè)計(jì)缺少嚴(yán)密的理論支持，所以在開(kāi)發(fā)新規(guī)格、新品種無(wú)縫鋼管時(shí)，通常是采用傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)比方法設(shè)計(jì)孔型，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，方能得到比較滿意的結(jié)果，而由此所造成的資源消耗和浪費(fèi)是十分驚人的。在無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中，張力減徑機(jī)組是生產(chǎn)不同規(guī)格產(chǎn)品的成品設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量控制取決于無(wú)縫鋼管減徑的工藝制度。由于無(wú)縫鋼管受孔型形狀、溫度、張力、速度制度、材料特性等多參量影響，產(chǎn)品缺陷（如壁厚不均、表面裂紋、內(nèi)多邊形、晶粒粗大等）控制十分困難。由于無(wú)縫鋼管減徑無(wú)芯棒作用，特別是同其他連軋技術(shù)相比，它沒(méi)有完善的自適應(yīng)反饋控制功能，屬于開(kāi)環(huán)控制，無(wú)縫鋼管內(nèi)孔形狀和壁厚尺寸控制精度主要依靠初始設(shè)定模型的精度。

內(nèi)容概要

《無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)》分7章介紹無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及其在產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)報(bào)與控制中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：建立適用于無(wú)縫鋼管張力減徑的有限元仿真模型；確定無(wú)縫鋼管與軋輥的接觸判斷準(zhǔn)則；建立無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的傳熱模型及熱力耦合模型，將無(wú)縫鋼管減徑連軋過(guò)程分解為多個(gè)軋制機(jī)架的變形區(qū)與機(jī)架間的傳熱區(qū)的組合，采用歐拉法建立單機(jī)架連軋模型；將金屬熱變形過(guò)程的組織演化模型引入有限元程序，利用有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)無(wú)縫鋼管軋制過(guò)程中的組織演化過(guò)程進(jìn)行模擬等。
《無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)》可作為從事冶金企業(yè)自動(dòng)化的技術(shù)人員的參考書(shū)，也可供從事軋鋼生產(chǎn)和軋鋼自動(dòng)化設(shè)計(jì)的人員使用，還可供大專院校軋鋼和機(jī)械類(lèi)相關(guān)專業(yè)師生參考。

作者簡(jiǎn)介

許志強(qiáng)，男，1963年9月生，籍貫黑龍江省。1985年畢業(yè)于燕山大學(xué)（原東北重型機(jī)械學(xué)院）冶煉設(shè)備及工藝專業(yè)，1990年獲工學(xué)碩士學(xué)位，2003年獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授。曾先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，國(guó)家支撐計(jì)劃子項(xiàng)目1項(xiàng)，培養(yǎng)碩士研究生多名，獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，部級(jí)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外刊物上發(fā)表論文20余篇，2007年被批準(zhǔn)為“新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程”國(guó)家級(jí)人選。

書(shū)籍目錄

1 緒論1.1 研究背景及問(wèn)題的提出1.1.1 研究背景1.1.2 問(wèn)題的提出1.2 國(guó)內(nèi)外主要研究狀況及綜合評(píng)述1.2.1 鋼管張力減徑原理研究現(xiàn)狀1.2.2 鋼管張力減徑有限元法研究現(xiàn)狀1.2.3 熱力耦合分析研究進(jìn)展1.2.4 熱變形過(guò)程微觀組織預(yù)報(bào)模型的研究現(xiàn)狀1.2.5 綜合評(píng)述1.3 研究意義和研究?jī)?nèi)容1.3.1 研究意義1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容參考文獻(xiàn)2 虛擬仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本理論2.1 剛塑性有限元基本方程2.1.1 基本假設(shè)2.1.2 剛塑性力學(xué)基本方程2.2 軋制過(guò)程中的熱傳導(dǎo)方程及其定解條件2.2.1 熱傳導(dǎo)方程2.2.2 初始條件和邊界條件2.2.3 軋制過(guò)程變形和傳熱問(wèn)題的變分原理2.3 三維剛塑性有限元求解列式2.3.1 三維八節(jié)點(diǎn)六面體等參元2.3.2 單元應(yīng)變速率矩陣2.3.3 單元?jiǎng)偠确匠?.3.4 線性化處理2.4 導(dǎo)熱問(wèn)題的三維有限元求解列式2.4.1 單元?jiǎng)澐趾蜏囟葓?chǎng)的離散2.4.2 非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的單元變分計(jì)算2.4.3 傳熱問(wèn)題有限元法的總體合成2.4.4 非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)求解的時(shí)間差分格式2.5 熱力耦合迭代法參考文獻(xiàn)3 無(wú)縫鋼管虛擬仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)處理3.1 剛塑性有限元初始速度場(chǎng)的自動(dòng)生成3.2 剛塑性區(qū)的處理3.3 軋輥孔型曲面形狀的幾何描述3.4 無(wú)縫鋼管減徑變形過(guò)程的描述3.5 軋制區(qū)邊界條件的動(dòng)態(tài)處理3.5.1 無(wú)縫鋼管節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)迭代更新3.5.2 接觸狀態(tài)的判斷及接觸節(jié)點(diǎn)位置的修正3.5.3 接觸節(jié)點(diǎn)脫離接觸的判斷3.5.4 接觸節(jié)點(diǎn)速度約束條件的施加3.6 曲面摩擦條件的處理3.7 約束邊界條件的處理3.7.1 直邊界約束條件的處理3.7.2 斜邊界約束條件的處理3.8 收斂性研究3.8.1 減速因子的確定3.8.2 收斂準(zhǔn)則參考文獻(xiàn)4 無(wú)縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立和邊界條件處理4.1 無(wú)縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立4.2 無(wú)縫鋼管減徑熱力耦合模型張力系數(shù)的確定4.2.1 平均張力系數(shù)的確定4.2.2 張力系數(shù)在連軋機(jī)上的分布4.3 無(wú)縫鋼管軋制有限元模型的建立4.3.1 軋制變形區(qū)有限元模型4.3.2 傳熱區(qū)有限元模型4.4 無(wú)縫鋼管張力減徑傳熱邊界的處理4.4.1 無(wú)縫鋼管與軋輥接觸傳熱邊界4.4.2 空冷及輻射換熱邊界4.5 接觸摩擦參考文獻(xiàn)5 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程奧氏體組織演變模型5.1 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程微觀組織的演變形式5.1.1 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶5.1.2 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程靜態(tài)再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大5.2 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程中奧氏體再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大模型5.2.1 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型5.2.2 靜態(tài)再結(jié)晶模型、亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型5.2.3 晶粒長(zhǎng)大模型5.3 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程中平均晶粒度與殘余等效應(yīng)變5.4 奧氏體晶粒演變模型驗(yàn)證與計(jì)算流程5.4.1 奧氏體晶粒演變模型驗(yàn)證5.4.2 奧氏體晶粒演變計(jì)算流程5.5 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程變形抗力的數(shù)學(xué)模型參考文獻(xiàn)6 無(wú)縫鋼管虛擬仿真集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)6.1 集成系統(tǒng)的流程和功能6.2 前處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)6.2.1 無(wú)縫鋼管網(wǎng)格數(shù)據(jù)及材料物性參數(shù)準(zhǔn)備6.2.2 控制數(shù)據(jù)的設(shè)定6.2.3 軋制工藝及孔型參數(shù)的設(shè)定6.3 后處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)參考文獻(xiàn)7 集成系統(tǒng)驗(yàn)證與無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程模擬預(yù)報(bào)7.1 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證7.1.1 某鋼廠三輥張力減徑過(guò)程模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比7.1.2 某鋼廠三輥微張力減徑過(guò)程模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比7.1.3 某鋼廠二輥無(wú)張力減徑過(guò)程模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比7.2 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的模擬結(jié)果7.2.1 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的金屬流動(dòng)模擬結(jié)果7.2.2 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的溫度變化模擬結(jié)果7.2.3 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的應(yīng)變模擬結(jié)果7.2.4 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的奧氏體再結(jié)晶模擬結(jié)果7.2.5 無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的軋制力模擬結(jié)果7.3 無(wú)縫鋼管減徑預(yù)報(bào)系統(tǒng)在某鋼廠產(chǎn)品優(yōu)化中的應(yīng)用7.4 無(wú)縫鋼管表面青線形成機(jī)理的模擬研究參考文獻(xiàn)彩圖

章節(jié)摘錄

插圖：1.1 研究背景及問(wèn)題的提出1.1.1 研究背景無(wú)縫鋼管是一種重要的經(jīng)濟(jì)鋼材，是國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要原材料之一，廣泛應(yīng)用于石油、軍工、航天、航空、核能、船舶、地質(zhì)、化工、汽車(chē)、機(jī)械等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)無(wú)縫鋼管品種和質(zhì)量要求越來(lái)越高，因此，世界各國(guó)都十分重視無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的發(fā)展。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)無(wú)縫鋼管工業(yè)得到快速發(fā)展，通過(guò)鞍鋼、包鋼、成都無(wú)縫鋼管廠、寶雞鋼管廠等一批原有鋼管廠的技術(shù)改造和寶鋼無(wú)縫鋼管廠、天津鋼管公司等一批現(xiàn)代化鋼管企業(yè)的建成投產(chǎn)，迅速趕上了世界無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的步伐。目前，我國(guó)絕大部分無(wú)縫鋼管產(chǎn)品質(zhì)量基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。但是代表著無(wú)縫鋼管行業(yè)發(fā)展技術(shù)水平的高端、高難度產(chǎn)品仍需從國(guó)外進(jìn)口，其主要原因是我國(guó)無(wú)縫鋼管企業(yè)生產(chǎn)工藝技術(shù)水平亟待提高。因此，如何在生產(chǎn)中優(yōu)化軋制工藝、降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格、提高產(chǎn)品質(zhì)量便是擺在我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)和科研部門(mén)面前的重要研究課題。

編輯推薦

《無(wú)縫鋼管減徑過(guò)程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

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