热轧过程三维有限元热力耦合分析及板凸度变化规律研究的开题报告.docx

热轧过程三维有限元热力耦合分析及板凸度变化规律研究的开题报告

一、研究背景

热轧是钢材加工过程中的重要工艺之一，其通过加热、第一次轧制、粗轧、精轧、冷却等环节，将钢坯加工成不同规格和形状的钢材。然而，在热轧过程中，加热和轧制会引起板材的热应力和塑性变形，进而导致板材凸度的变化，影响板材质量。因此，深入研究热轧板材凸度变化规律对于提高钢材生产的质量和效率具有重要的意义。

二、研究内容和目标

本课题主要通过建立热轧板材的有限元模型，并将热力耦合分析引进模型，对热轧过程中板材的热应力和塑性变形进行三维仿真分析。进一步，探究热轧过程中板材的凸度变化规律，并分析凸度变化的影响因素，如轧辊、温度分布、初始板形等。从而为热轧板材生产过程的控制提供可靠的理论依据。

三、研究方法和步骤

本研究采用有限元软件ANSYS建立热轧板材的三维有限元模型，并通过热力耦合分析对板材的热应力和塑性变形进行模拟。具体步骤如下：

1.建立三维有限元模型

利用ANSYS软件建立热轧板材的三维有限元模型，并对模型进行划分和求解网格尺寸。

2.热力耦合分析

引入热力耦合分析，考虑板材加热和轧制等过程中的热应力和塑性变形，求解板材的温度场和应力场，并进行场间的耦合分析。

3.凸度分析

分析板材的凸度变化规律，包括轧后凸度、温度分布及初始板形对凸度变化的影响。

4.结果分析

对仿真分析结果进行分析和对比，探索热轧板材凸度变化规律及其影响因素。

四、预期成果

本研究的预期成果主要包括：

1.热轧板材的三维有限元模型

利用ANSYS软件建立的能够准确仿真热轧板材过程中的热应力和塑性变形的三维有限元模型。

2.热力耦合仿真分析结果

获取热轧板材加工过程中板材的温度场和应力场，探索其热力耦合特性以及热应力和塑性变形的规律。

3.热轧板材凸度变化规律探究

研究板材凸度变化规律及其影响因素，认识热轧生产过程中的板材成型机理。

五、研究意义

本研究有以下几点重要意义：

1.提高钢材生产质量

通过深入研究热轧板材凸度变化规律，探索其影响因素，为优化热轧生产过程，提高钢材生产质量提供理论依据和技术指导。

2.提高钢材生产效率

准确判定热轧过程中板材的凸度变化规律，有助于设定合理的工艺参数，提高生产效率，降低生产成本。

3.推进热轧板材仿真技术发展

建立能够真实反映热轧板材加工过程的三维有限元模型，并引入热力耦合分析方法，能够推进热轧板材仿真技术发展，为优化生产工艺提供模拟参考。