基于ANSYS的連鑄坯二冷區(qū)溫降與熱應(yīng)力的數(shù)值模擬.pdf

1、有限元法是一種較為成熟的數(shù)值計算方法，并隨著計算機軟件的不斷更新?lián)Q代，逐步應(yīng)用在工程中的各個領(lǐng)域。本文對該方法在連鑄坯坯殼凝固與熱應(yīng)力分析中的應(yīng)用進行了研究。
　　 連鑄過程由于涉及到上千度的高溫和復(fù)雜的物化現(xiàn)象，而且到目前為止尚無有效手段進行精確的現(xiàn)場試驗，分析其溫度和應(yīng)力的變化成為許多研究者的難題。因此，對連鑄過程進行數(shù)值模擬就成為預(yù)測連鑄相關(guān)現(xiàn)象、優(yōu)化連鑄工藝的有效手段。用數(shù)值模擬的方法對連鑄二冷區(qū)鋼液的凝固和傳熱過程進行

2、研究是近年來該學(xué)科發(fā)展的前沿領(lǐng)域，其重要目的是掌握二冷區(qū)鋼液凝固的特點和熱應(yīng)力變化情況，為工業(yè)生產(chǎn)控制、二冷段設(shè)計提供可靠的理論依據(jù)。
　　 本文針對連鑄機的實際生產(chǎn)情況，以ANSYS為平臺，建立了連鑄坯凝固過程的坯殼熱應(yīng)力模型。為了更精確地分析坯殼凝固過程和應(yīng)力的變化，本模型考慮鋼材力學(xué)性能隨溫度的變化關(guān)系，準確離散了鑄坯角部特征，進一步分析了拉速、二冷段比水量、鑄坯角部半徑和過熱度對熱應(yīng)力的影響。研究證明：建立的數(shù)值模型能夠

3、準確反映連鑄坯鋼液凝固特征，對具體問題有關(guān)常數(shù)(如泊松比、熱膨脹系數(shù)等)的調(diào)整以及對邊界條件的改進等都是準確有效的，同時為ANSYS能夠在熱、力、流一體化分析研究冶金工程問題奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 模擬結(jié)果說明：鑄坯熱應(yīng)力是各種裂紋產(chǎn)生的主要原因。模擬計算的內(nèi)裂紋形成位置與實際連鑄坯發(fā)生角部內(nèi)裂紋和漏鋼件的部位基本吻合。鑄坯角部形成的氣隙明顯地降低了坯殼表面的傳熱效率，使其在二冷段進一步凝固時產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，產(chǎn)生角裂的可能性