精軋機(jī)軋輥斷裂失效的有限元分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：精軋機(jī)軋輥斷裂失效的有限元分析英文題目英文題目：FinishingMillRollFractureFailureAnalysisofTheFiniteElementMethod學(xué)位類學(xué)位類別：工程碩士研究生姓研究生姓名：強(qiáng)磊學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)：201102340學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：機(jī)械工程指導(dǎo)教指導(dǎo)教師：于文妍職稱職稱：教授協(xié)助指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教師：師：職稱：職稱：2013年6月6日分類號(hào)：分類號(hào)

2、：TG335.5TG335.5密級(jí)：級(jí)：公開(kāi)UDC：學(xué)校代碼：學(xué)校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要軋輥?zhàn)鳛檐垯C(jī)中的非常重要的消耗部件。在軋制生產(chǎn)過(guò)程中，軋輥一直受到比較復(fù)雜的應(yīng)力，尤其在熱連軋的軋制過(guò)程中，軋輥的工作環(huán)境非常惡劣，軋輥不但會(huì)與高溫軋件和支撐輥進(jìn)行接觸，而且還會(huì)受到冷卻水的冷卻作用。在整個(gè)的軋制生產(chǎn)過(guò)程中軋輥不但要承受由于溫度和冷卻水引起的周期性熱應(yīng)力，還要承受軋制壓力引起的接觸應(yīng)力、剪切應(yīng)力以及

3、殘余應(yīng)力等。在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，造成軋輥失效、影響其壽命的主要原因，就是由于產(chǎn)生的裂紋、疲勞破壞以及軋輥的表面的剝落，而這些原因都是和軋輥的受力狀況具有非常密切的聯(lián)系。本文通過(guò)對(duì)軋輥在軋制過(guò)程中進(jìn)行的有限元模擬，以及對(duì)軋輥裂紋進(jìn)行的分析，為在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)軋輥的疲勞裂紋擴(kuò)展問(wèn)題和斷裂失效提供了一定參考。利用有限元分析軟件ANSYS，建立了熱連軋軋制的軋輥有限元模型，實(shí)現(xiàn)了軋輥熱連軋軋制過(guò)程的模擬，并且通過(guò)模擬軋輥在軋制一周后的一些參量的變化

4、曲線，得到的結(jié)論如下：軋輥的溫度變化范圍比較劇烈，最大值達(dá)到478.5℃，最終穩(wěn)定在98℃。軸向熱應(yīng)力及其環(huán)向熱應(yīng)力變化的趨勢(shì)大體一致，最大值達(dá)到982MPa左右。軋輥與軋件的接觸區(qū)域和與支撐輥的接觸區(qū)域是軋輥承受應(yīng)力比較大的區(qū)域，其中應(yīng)力變化最劇烈在軋輥與軋件的接觸區(qū)域，其中產(chǎn)生的應(yīng)力最大一度達(dá)到969MPa，所以軋輥與軋件接觸區(qū)域容易形成塑性區(qū)，更容易產(chǎn)生裂紋。其次，在無(wú)裂紋軋輥的有限元模型基礎(chǔ)上布置其表面裂紋，從而得到軋輥在工作一

5、周不同時(shí)刻的應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分，并通過(guò)對(duì)它們變化規(guī)律的分析，得到的結(jié)論如下：在軋輥剛與軋件接觸時(shí)以及與支撐輥接觸時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分基本都出現(xiàn)了最大值。裂紋傾斜角對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分的影響都很小，而對(duì)二者影響較大的主要因素是裂紋的長(zhǎng)度以及載荷的大小。最后，對(duì)軋輥的失效形式進(jìn)行探究，同時(shí)對(duì)軋輥的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)227526轉(zhuǎn)，即工作126小時(shí)時(shí)應(yīng)該停止工作，對(duì)軋輥的表面裂紋進(jìn)行修磨處理。本論文的研究為提高熱軋機(jī)軋輥的