大型筒节轧制成型过程三维数值模拟

赵强

（四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000）

1 有限元模型的建立

1.1 几何模型简化

根据大型筒节轧机结构和成形过程，大型筒节轧制有限元模型的建立包含驱动辊、芯辊、大型筒节和抱辊。本文研究的大型筒节质量、轴向长度长、壁厚较大，特别是轴向长度尺寸远远超过了壁厚尺寸，导致有限元计算单元太多，为了提高有限元计算的速度，对有限元模型进行简化。

根据简化后的模型轴向长度必须超过两倍筒节壁厚的条件，本文采用取大型筒节轴向长度的一半的模型结合刚性对称面进行模型建立[1]，同时，本文主要关注大型筒节的轧制变形，不研究驱动辊、芯辊和抱辊的变形，所以轧辊都简化为刚性辊。

1.2 单元网格划分与材料定义

大型筒节有限元模型采用8 节点六面体单元，首先在平面中建立大型筒节端面环形图形，再沿着环形图形的圆周方向，用正方形网格进行均分，再沿轴线方向扩展为大小一致且均匀的六面体单元，最后用SUBDIVIDE 命令在边部宽展变形较大处进行细分。将Q235 的材料参数导入到有限元分析材料库中，并将其设置为大型筒节毛坯的材料。

1.3 边界条件定义

大型筒节轧制成型过程中，驱动辊既要转动又要进给，采用有限元控制节点和辅助节点实现，控制节点根据工艺要求，负责驱动辊的压上运动，辅助节点控制轧制过程中驱动辊的转速。芯辊是固定辊，只用设置好转速即可。抱辊起支撑筒节的作用，在轧制的过程中，筒节尺寸会不断的扩大，导致抱辊需要做跟随运动，采用控制节点对抱辊运动控制。……