文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
棒材孔型优化设计及其产品尺寸精度的研究
姓名:林军
申请学位级别:硕士
专业:材料科学与工程
指导教师:吕立华
20051001
重庆大学硕士学位论文中文摘要
摘要
高精度轧制方法获得的产品尺寸精度高、断面形状优良、性能优越,在市场上
的竞争力强。在型钢轧制工艺中,孔型系统设计的优劣是实现高精度轧制的关键
性因素。
随着计算机技术的发展,人们利用计算机辅助设计的功能,结合轧制理论、设
计人员的经验和最优化理论,使孔型的优化设计得以实现。但是优化后的孔型系
统不一定能实现型钢的高精度轧制,在考虑降低设计成本的基础上,利用模拟方
法评价孔型系统的可靠性及设计优劣取得了一定的发展。故研究孔型优化设计理
论和对优化后的孔型系统进行评价方法,具有十分重要的意义。
论文以某厂棒材半连轧生产线连轧机组(Φ500×2/Φ420×6/Φ320×6)生产棒
材的轧制过程为研究依据,建立轧制工艺及力能参数模型,分析某厂的实际需要
和现有孔型系统的基础上,建立孔型多目标优化模型,获得优化结果。以塑性理
论为基础,对轧制过程的金属坯料三维流动过程进行有限元模拟分析,最后使用
有限元模拟方法对优化结果进行评价分析。
通过对棒材生产工艺的研究,以经典的轧制理论和现场工作技术人员的经验为
基础,建立精确计算轧制工艺及力能参数模型。在现有生产工艺的要求下,提出
了能耗最低、轧机负荷均衡等两个优化目标,建立孔型设计多目标优化模型。以
典型产品(Φ14圆钢)作为优化对象,将孔型设计多目标优化模型转为标准最优化数
学模型。以遗传算法为优化算法,根据孔型多目标优化设计过程的特点,采用适
应性权重法,从而获得基于遗传算法下的孔型设计流程,,编
写优化设计程序,获得优化结果,即优化后的孔型系统、工艺参数和力能参数。
然后,以弹塑性有限元及变形区塑性流动理论为基础理论,利用ANSYS/LS-DYNA有
限元软件对圆钢轧制过程进行模拟分析,得到变形区的应力应变分布状态,以及
金属轧件流动和表面轧制力分布规律,能够很好的解释了金属轧件宽展现象,故
用三维弹塑性有限元分析钢圆钢轧制过程是有效的。最后利用有限元模拟分析的
方法,探讨了同一圆钢型号不同精轧孔型系统的尺寸参数对产品尺寸精度的影响,
对于孔型优化设计的结果评价和分析有着重要的指导作用和使用价值。
综合上述设计方法,对我们确定最优工艺参数,缩短产品开发周期具有重要的
工程应用价值。
关键词:棒材,优化,遗传算法,有限元,精轧孔型系统,尺寸精度
I
重庆大学硕士学位论文英文摘要
ABSTRACT
High-accuracy rolling can manufacture product which has high accuracy, high
quality profile and performance. Roll pass design is the key process which achieve
high-accuracy rolling.
When the optimum theory puter technology was continuously developed,
people employed the optimum theory to design the roll-pass, solved and improved the
ratio of high quality product, energy consumption, balanced rolling load etc. But the
optimum result can’t achieve high-accuracy rolling. Based on cost reduction design, it
is being developed that employing simulation appraise the roll pass system. Studying
roll pass optimum design and the method of appraising optimum result is an important
purpose.
The main research objective of this paper is the tandem line of semi-tandem
rolling of a factory (Φ500×2/Φ420×6/Φ320×6). Based on practical situation