Расчет циклических термомеханических напряжений в рабочих валках в процессе горячей прокатки полос методом конечных элементов

• Veröffentlicht in: Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
• Datum: 2013
• Hauptverfasser: Приходько, И.Ю., Дедик, М.А.
• Format: Artikel
• Sprache: Russisch
• Veröffentlicht: Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2013
• Schlagworte: Прокатное производство
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/139117
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Расчет циклических термомеханических напряжений в рабочих валках в процессе горячей прокатки полос методом конечных элементов / И.Ю. Приходько, М.А. Дедик // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2013. — Вип. 27. — С. 160-168. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

С целью снижения вычислительной нагрузки при моделирования процесса
 горячей прокатки полос разработаны упрощенные модели расчета при сохранении
 высокой точности результатов. Для расчетов использован упрощенный численный
 метод конечных элементов и модель плоского деформированного состояния
 валка. Отличительной особенностью модели является возможность исследования
 влияния циклических напряжений в приповерхностном слое валка при каждом его
 обороте. В результате термического анализа рабочего валка в процессе горячей
 прокатки установлено, что наибольшие температурные градиенты развиваются в
 приповерхностной области рабочего валка глубиной до 10 мм. Сжимающие
 напряжения возникают в зоне нагрева, а растягивающие - в зоне охлаждения.
 Наиболее опасные растягивающие напряжения возникают на глубине 3-6 мм от
 поверхности валка в первых 1-3-х его оборотах. Разработанную модель можно
 использовать при анализе усталостного разрушения рабочих валков, вызванного
 циклическими тепловыми и механическими нагрузками. З метою зниження обчислювального навантаження при моделюванні
 процесу гарячої прокатки смуг розроблено спрощені моделі розрахунку
 при збереженні високої точності результатів. Для розрахунків
 використано спрощений чисельний метод кінцевих елементів і модель
 плоского деформованого стану валка. Відмінною особливістю моделі є
 можливість дослідження впливу циклічних напружень в приповерхневому
 шарі валка при кожному його обороті. В результаті термічного аналізу
 робочого валка в процесі гарячої прокатки встановлено , що найбільші
 температурні градієнти розвиваються в приповерхневій області робочого
 валка глибиною до 10 мм. Напруження стиску виникають у зоні нагріву, а
 розтяжіння – у зоні охолодження. Найбільш небезпечні напруження
 розтяжіння виникають на глибині 3-6 мм від поверхні валка в перші 1 - 3 -
 обороти. Розроблену модель можна використовувати при аналізі втомного
 руйнування робочих валків, що викликане циклічними тепловими і
 механічними навантаженнями. For reduce the computing load when hot strip rolling simulation
 is developed the simplified calculation model with keeping of high accuracy
 result. For calculation used simplified numerical finite element method
 and roll flat strained condition model. A distinctive featuring of model is
 possibility of cyclical stresses in sub-surface layer of roll effect studying during
 every its revolution. As a result of the thermal analysis of the work roll condition
 during hot-rolling process established, that greatest temperature gradients
 develop in sub-surface zone of working roll at a depth of 10 mm. Compressive
 stresses appear in heating zone, tensile stresses in cooling zone. Most
 dangerous tensile stresses appear at a depth of 3 – 6 mm from roll surface
 during its first 1 – 3 revolutions. Proposed model can be used for analysis of the work rolls
 fatigue fracture, caused by cyclic thermomechanical loads.