薄板坯二冷應(yīng)力分析及仿真軟件開發(fā).pdf

1、薄板坯連鑄連軋憑借自身工藝流程短、投資成本低、高拉速和產(chǎn)品接近于成品規(guī)格等諸多優(yōu)勢，給鋼鐵行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在薄板坯連鑄中，由于拉速高、坯殼薄、冷卻強(qiáng)度大，鑄坯更易產(chǎn)生裂紋等質(zhì)量問題。因此，定量分析薄板坯連鑄過程中二冷制度和連鑄設(shè)備對鑄坯質(zhì)量的影響，對于薄板坯連鑄技術(shù)的開發(fā)和薄板坯連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)具有重要的意義。
　　 本文建立了薄板坯二維熱彈塑性模型，給出了高溫平面應(yīng)變條件下鑄坯彈性區(qū)和塑性區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系，為了保證

2、模型的精確性，引入了過渡區(qū)概念，并采用加權(quán)平均的方法描述其應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。在有限元求解過程中，采用了收斂性較好的三角形單元；鑄坯根據(jù)凝固時(shí)期的不同，所有的節(jié)點(diǎn)和單元自動劃分編號；總體剛度矩陣采用變帶寬壓縮技術(shù)存儲到一維數(shù)組，大大提高了計(jì)算速度，降低了計(jì)算機(jī)的內(nèi)存；對溫度荷載采用初荷載法處理，在應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算過程中，采用了變剛度法，對線性方程組的求解采用了[L]T[L0][L]方法。
　　 用Visual Basic6.0開發(fā)了

3、薄板坯二冷應(yīng)力仿真有限元軟件，功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快，界面友好，易學(xué)易用。為增強(qiáng)軟件的通用性，采用長方體傳熱等效不同形狀薄板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器的傳熱；在結(jié)晶器出口處開發(fā)了溫度場讀入程序，結(jié)晶器現(xiàn)場測溫?cái)?shù)據(jù)或更精確的結(jié)晶器傳熱仿真結(jié)果可以直接讀入，軟件自動對步長和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算；軟件可以對弧形、直弧形和立彎式鑄機(jī)進(jìn)行傳熱和應(yīng)力的仿真計(jì)算，開發(fā)了access數(shù)據(jù)庫，可以存儲不同型號鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)和不同鋼種的性能參數(shù)，并且可以隨時(shí)調(diào)用，

4、避免了重復(fù)輸入的繁瑣；軟件在仿真運(yùn)行過程中，鑄坯以二維切片形式沿拉坯方向運(yùn)動，并可以實(shí)時(shí)顯示鑄坯斷面典型位置的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變和裂紋形成指數(shù)等數(shù)值；軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)后處理功能，內(nèi)嵌surfer8.0繪圖軟件，可以繪制任一鑄坯斷面數(shù)據(jù)結(jié)果的等值線圖。
　　 用薄板坯二冷應(yīng)力仿真軟件和大型商用軟件MSC.Marc對MDH型薄板坯連鑄機(jī)所生產(chǎn)的16Mn鋼進(jìn)行了仿真計(jì)算，得出了二冷凝固初期、中期、末期和第一對拉坯輥、矯直輥處鑄坯斷面的