1420熱連軋輥系變形三維建模及有限元分析【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 摘要 熱連軋機組承擔著生產(chǎn)合格成品帶鋼的任務。對軋機輥系變形尤其是工作輥變形做出準確的預報和分析，是保證板帶材成品截面形狀及平直度的先決條件。本課題的主要內容就是要利用大型通用有限元分析軟件 模擬實際生產(chǎn)的情況并加以分析。具體則體現(xiàn)在以下四個方面： 一、在充分了解掌握 基礎上，依據(jù)四輥軋機輥系變形的特點建立滿足精度且又便于計算分析的設計計算模型。 二、合理解決在軋制過程中兩輥之間的接觸問題和軋制區(qū)上的非線性加載問題，以提高模型的仿真水平和計算精度。 三、利用 件的結果后處理 功能，分析軋制時影響因素的作用，并對后處理結果進行計算分析。 四、學會利用 關鍵詞 ：熱連軋 , 輥系變形 , 有限元分析 , 要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 is to in So of of is It is a of of s is to of it On of a on 4of on of to of be s on s do to to of 文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 目錄 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 1、緒論 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 輥軋機發(fā)展情況概論 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 系變形計算的常用理論與計算方法 - - - - - - - - - - - - - - - - 1 輥 變形模型的分類 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 輥軋機的簡支梁模型 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 四輥軋機的簡支梁模型 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 割法模型 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 有限元分析理論 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 維有限元分析模型 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 維有限元分析模型 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 件 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 工作原理 有限單元法 - - - - - - - - - - - - - - - 13 件簡介 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 文主要研究內容及創(chuàng)新 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 2、 模型設計與計算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 系模型的建立 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 計原理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 模型設計 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 觸區(qū)域的劃分 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 設計原理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 模型設計 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 析模型的建立 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 單元的選取 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23 料特性的定義 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 模型設計 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24 界條件的確定及加載 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28 界條件的確定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 加載 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28 3、結果后處理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31 系變形情況 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 承輥和工作輥的撓曲 線 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 38 承輥和工作輥的彈性壓扁曲線 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 觸面上的接觸壓力分布 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 47 制軋件表面變形曲線 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 52 形數(shù)據(jù)分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 輥系變形情況的分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - . 支承輥和工作輥的撓度分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 彈性壓扁曲線的計算分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 接觸面接觸應力的分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 板帶凸度分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 綜合分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 論 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 60 致謝 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 61 主要參考文獻 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 1、 緒論 輥軋機發(fā)展情況概論 近年來我國軋鋼行業(yè)得到了飛速發(fā)展，鋼材年產(chǎn)量突破了 2億噸， 已連續(xù)多年 成為世界鋼產(chǎn)量第一大國。板帶材的軋制生產(chǎn)能力逐步提升到了一個較高 的水平，各種板帶產(chǎn)品也得以廣泛的應用于生產(chǎn)和生活中的方方面面。但是我國目前軋鋼生產(chǎn)的技術水平與國際先進水平相比還有相當大的差距，軋制產(chǎn)品的主要技術指標與國際先進水平相比仍有相當大的差距，我國已經(jīng)入世，國外鋼材生產(chǎn)技術強國的行業(yè)沖擊愈發(fā)明顯起來，要想在空前激烈的競爭中得以生存、獲得發(fā)展，我們就必須在軋機精度控制等方面多做工作。 四輥軋機以其較高的生產(chǎn)能力和良好的產(chǎn)品質量廣泛應用于板帶生產(chǎn)中，近年來隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)需求的不斷增長，用戶對板帶產(chǎn)品的平直度等指標要求越來越高，這就對板帶軋制中輥縫的 控制精度提出了更高的要求。對四輥軋機輥系變形進行分析，是關乎板帶材質量的決定性因素。如何提高軋機輥系變形分析的水平，對各個工廠來說是要亟待解決的，傳統(tǒng)的分析方法，繁雜且精度不高。本課題采用基于 件的有限元分析法對四輥軋機輥系變形進行研究，是近年來一種正在被逐步廣泛應用的方法。 系變形計算的常用理論與計算方法 輥變形模型的分類 關于板形的軋輥變形模型的研究發(fā)展可追溯到 1958 年，那時薩克斯爾 (一次對四輥軋機做了全面深入的研究。此后由于引進了數(shù)學模型，這一領域得到了 更進一步的拓展。這些模型的分類如下： (1) 二輥軋機的簡支梁模型； (2) 四輥軋機的簡支梁模型； (3) 分割梁模型； (4) 有限元分析模型。 輥軋機的簡支梁模型 在二輥軋機簡支梁模型中，將工作輥視為線彈性應力梁。在推導梁的撓曲公式時，我們做了以下假定： (1) 梁的材質均勻，在拉伸與壓縮時的彈性模量相同； (2) 梁的橫斷面相同 ; (3) 梁至少關于一個軸向平面對稱； (4) 所有的加載和反作用力都與梁的軸線垂直； (5) 對于具有緊湊斷面的金屬梁，其寬高比等于或大于 8。 板帶材的板形可以通過對以下的 軋輥的兩類撓曲進行疊加來確定： (1) 由于軋制力引起的彎曲力使軋輥產(chǎn)生的撓曲； (2) 由于軋制力引起的剪切力使軋輥產(chǎn)生的撓曲。 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 由彎曲力產(chǎn)生的撓曲可由如下的微分方程描述： (1式中 軋輥彈性模量； 在距離 x 處軋輥斷面的慣性矩 (圖 1P 軋制 力； 1 在距離為 x 處的軋輥撓度； L 軋制力作用點的間距； 帶材的寬度。 在軋輥與帶材的接觸區(qū)中， x 的變化范圍為： (1在這一范圍內，方程 1解適用于二輥軋機。此解由 拉克 (出如下： (1 圖 1中： )(2 22 12 2 )4(2)(2)4( 3421 42244334需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 因剪切力產(chǎn)生的軋輥撓度由拉克計算得出，這一結果是在假定軋輥垂直斷面上的剪切應力呈均勻分布條件下獲得的。軋輥和帶材的接觸區(qū)內的軋輥撓度可由 如下微分方程給出： (1式中： 軋輥彈性剪切模量； 2 在 x 處的軋輥撓度。 拉克給出了方程 1解如下： (1由彎曲力和剪切力產(chǎn)生的軋輥總的撓度為： (1四輥軋機的簡支梁模型 在四輥軋機的簡直梁模型中，工作輥和支撐輥都被認為是完全彈性應力梁。 斯通 (戈雷 (用的模型中，四輥軋 機的軋輥撓曲可以看成一個置于彈性基礎上的簡支梁的撓曲情況，如圖 1示。鐵木辛克 (導了作為這一模型依據(jù)的微分方程： (1式中 工作輥的彈性模量； 工作輥的慣性矩； k 工作輥在 x 處的撓度。 此撓度曲線方程的通解為： (1式中 A、 B、 C、 D 積分常 量，取決于載荷類型和邊界條件。 22)2(2 )1()(2 22222 21 44s i ss i s 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 圖 1性量的邊界條件和載荷情況如圖 1示，其中 代表支撐輥和相鄰工作輥之間彈性條件的簡支梁常數(shù)， 代表相互接觸的工作輥和軋材彈性的常數(shù)。根據(jù)斯通模型： k= k1+其中 i=1,2 (1式中 兩接觸軋輥沿水平軸方向的接觸長度； i 兩接觸軋輥中心線徑向接近量。 根據(jù)弗普爾 (研究，當支撐輥的彈性模量 工作輥的相等，即 =E 時，一 對軋輥的中心線徑向接近量 F 可由如下的方程確定： (1式中 在壓力狀態(tài)下的工作輥和支撐輥直徑； b 工作輥和支撐輥的壓扁接觸寬度，等于： (1式中 軋輥材質的泊松比。 簡支梁模型的局限性 簡支梁撓曲模型考慮了許多影響板形的重要因素，但這些模型仍然存在著以下的不足： (1)通常軋機支撐輥的徑長比遠遠小于 8，而 8時從上述方程獲得精確結果所要求的最小值。 (2)針對二輥軋機推導出的方程 1假定在四輥軋機中，工作輥與支撐輥間的壓力是沿帶材寬度傳遞的。而事實上，此壓力的傳遞是通21(2 2 )1(16 2需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 過整個接觸區(qū)進行的。 (3)簡支梁模型不能模擬在工作輥和軋件及工作輥與支撐輥間 載荷橫向不均勻分布，因此，該模型沒有考慮一些重要的因素，如軋輥凸度、隨后的板凸度、材質硬度沿帶寬方向的分布、軋輥的磨損等。 上述局限性使得我們有理由去研究發(fā)展更為復雜的模型來計算板形。潑普勞斯基(麥 克迪爾摩特 (出了一種可以模擬軋輥和板帶凸度，以及沿軋輥長度方向的載和 不均勻分布影響的方法。在該模型中，工作輥和 圖 1 支撐輥的接觸面積工作輥和帶材的接觸面杯模擬 成一系列的彈簧，但軋輥仍被視為簡支的彈性梁。 在由王國棟等提出的模型中，將簡支梁布置換成了由兩個懸臂梁代表輥身 的布置形式，如圖 2于采用了橫移軋輥的四輥和六輥軋機，計算軋輥的彈性變形和出口板凸度時，采用了矩陣的方法。 割法模型 在分割法中梁的撓曲模型最先由紹特 (湯森德 (出， 在此模型中，板凸度通過確定以下三個未知量來求出： (1)工作輥和板帶問的橫向載荷分布； (2)工作輥和支承輥間的橫向載荷分布； (3)工作輥的剛體移動。 因為軋機是關于軋輥中心對稱的，所以計算過程僅需考慮軋輥的一半。所用數(shù)值方法是將軋輥切分成 圖 1將軋輥的分布載荷代之以施加在每個單元中心的集中載荷。因為軋件寬度小于輥身長度，所以與軋件接觸的軋輥單元數(shù) m。 (1)支撐輥的變形。在分割法模型中，支撐輥的變形可以表示為在位置 )()(1 (1 式中 工作輥和支撐輥間第 影響系數(shù)； x 單元的寬度； )( 在 i 處的支撐輥表面的局部接觸變形； 支 撐輥的剛體移動。 (2)工作輥的變形工作輥變形可表示為工作輥表面在位全 (1 )()(11需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 式中 工作輥和軋件間第 i 個單元上每單位寬度的載荷； 工作輥的影響系數(shù)； i I 點處的系數(shù)因子 (在有軋件處 ,i=1,在無軋件處 ,i=0)； )( 工作輥表面在 i 處的接觸變形； 工作輥的剛度。 (3) 影響系數(shù)的計算。影響系數(shù)是由第 j 個單元重點的載荷在第 i 個單元中點產(chǎn)生的撓曲 (圖1 圖 1 當 時： (1當 時： (1將工作輥和支撐輥的參數(shù)對應值 代入方程 1得系數(shù)值。 (4) 工作輥和支撐輥接觸匹配關系。工作輥和支撐輥接觸匹配可在假定無載荷時得出，此時凸工作輥和支撐輥只是點接觸，在此點以外存在輥縫 (i)。在有軋值力作用時，此輥縫會減小。那么，相互接觸的工作輥和支撐輥的撓度換算方程為： (1(6) 工作輥和軋件接觸匹配關系。工作輥和軋件接觸匹配考慮了受負載軋輥任意點的輥縫高度，還有軋件在相應點的出口厚度隨著軋輥的彈性壓扁和工作輥撓區(qū)的總和而變化。由此，其協(xié)調方程為： )()()()( (1式中 )( 在 i 點處軋件出口厚度的一半； )( 在 i 點處空載輥縫的高度。 軋簡的出口厚度可以采用軋值 理論的線性方程計算出來，其中 )(軋件入口厚度、軋件力、帶鋼張力和變形抗力的函數(shù)。 )323(12)(1(3 32 32344 322 uD 323(12)(1(3 32 32344 322 uD )()( B 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 (6)工作輥的靜平衡。工作輥的靜平衡時將軋輥間的垂直載荷、軋件和工作輥間的載荷及彎輥設備施加給工作輥的載荷進行疊加，則方程為： mj j 11 (1 式中 F 總的軋制彎曲力 (見圖 1 (7)方程的解。求解方程 111于如何找出 m+n+1 個未知量，即表示工作輥和支撐輥之間載荷分布的 m 個 力 的 值(, 21 ),表示工作輥和軋件間載荷分布的 n 個力的值(, 21 )和工作輥的剛度系數(shù)了上述三個基本方程，可以得到求解 p 、 q 和m+n+1 個方程。這些方程可以用代數(shù)矩陣的方法求解。 分割梁撓曲模型還考慮了帶材沿寬度方向的張力，這里另外增加了 n 個未知量。這一問題可以通過疊加的方式來解決。 圖 1在由郭任明 (制的模型中，將軋輥劃分為一系列彈簧單元 (圖 1這些彈簧變形的相互關系通過線性相關方法計算出來。這種方法考慮了由彎矩和剪切力產(chǎn)生的梁的撓曲變形。這一模型也將帶材視為一系列的彈簧單元，并認為這些彈簧單元的剛度是帶材軋制特性的函數(shù)?；籼m德 (萊茵 (經(jīng)對另一種模型做了闡述。 分割梁模型的局限性 分割梁撓曲模型的研究發(fā)展對于在軋制過程中提高帶材板形的模擬能力邁出了很大一步。然而，這類模型也有自身的不足，因為分割梁模型是建立在假設在軋制力作用下工作輥和支承輥完全接觸之上的。實際上，當采用特殊的輥型系統(tǒng)如 輥、 輥和錐形軋輥時，情況并非如此。此時還需考慮可能存在的接觸面不吻合 (如圖 1 此模型的另一不足是該模型對影響系數(shù)的計算是根據(jù)簡支架撓曲方程而來的 。但是，如前所述當軋輥的徑長比小時，這些方程的實用性是值得懷疑的，而且分割梁模型用二維問題代替三維 圖 1題，因此在某些情況下，不可能獲得良好的計算精度。 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 限元分析理論 在有限元分析中采用 的是矩陣結構分析方法。這種方法采用了一種直接的物理方法來建立和求解梁及框架結構問題。 求解工程問題的解要用到以下三個條件： (1)力平衡方程； (2)變形協(xié)調方程； (3)材料行為的本構關系。 利用這三個條件可以建立未知應力 (力法 )或未知位移 (位移法 )組成的方程。在有限元技術中，常用位移法。 有限元分析模型是對如下一些連續(xù)物體問題進行近似求解的一種方法： (1)連續(xù)物體被劃分成有限個單元，各個單元的行為由有限個參數(shù)給定； (2) 整個系統(tǒng)用它的單元集合體求解同樣精確地遵循適用于標準離散問題的那些原則。 由有限個 單元構成的集合體通常是指網(wǎng)格 ，這些單元通過節(jié)點相互連接起來。在平面問題中，單元可以是三角形或是四邊形的。在三維問題中單元可以是三棱柱或長方體或六棱柱。 有限元分析采用了多年發(fā)展起來的應用于離散問題的標準方法。這套方法包含了對物體或結構的每一個單元的力 既定的步驟，對每個有限元的每個節(jié)點都能建立起局部的力平衡方程來。求解這些方程可得到未知位移的解。有限元分析方法一般分為以下六個步驟： (1)選擇位移模型。位移模型將各個單元的位移表示成各個節(jié)點位移的函數(shù)，通常表示為： (1式中 u 單元的位移矩陣； N 單元的形函數(shù)矩陣； 單元的節(jié)點位移矩陣 (未知的變量 )。 建立位移模型時，沿給定方向的位移分布，通常用一個簡單的函數(shù)表示，例如下面的多項式： nn 2321 (1式中 u 沿 x 方向的位移。 多項式的系數(shù)被稱為廣義位移系數(shù)，他們確定了位移模型的形狀。通過邊界條件可求得上述系數(shù)。有限元方程的個數(shù)依賴于要被模型化的結構的幾何形狀及模型可能移動的方向的個數(shù)，即自由度。 簡單的彈簧單元可承受張力并有兩個自由度，因為梁的兩端可以沿彈簧的主軸方向自由移動。然而，具有更多自由度的單元體可以作其他運動如彎曲運動。單元類型的選擇也決定了在一個模型中的自由度。 (2) 應變 變 B (1式中 單元應變矩陣； 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 B 單元 應變 (3)應變 變 C (1 式中 單元應力矩陣； C 單元材料的 應力 在彈性變形時，材料的應力 應變關系矩陣 C常根據(jù)虎克 (律得到。這一矩陣建立起了線應變 、剪應變 、正應力 和剪應力 之間的關系 (如圖 1示 )： (1矩 陣 C中的系 數(shù)常用楊氏模量 表示。 (4) 建立有限元剛度矩陣。有限元剛度將節(jié)點位移與節(jié)點處的力聯(lián)系起來，即： (1式中 P 節(jié)點處的力矢量 (已知量 )； k 單元剛度矩陣 (剛度影響系數(shù) )。 剛度矩陣可由最小余能原理求得，通常表示為： VT (1式中 B的轉置矩陣； V 單元的體積。 (5)聯(lián)立代數(shù)方程。這一步包括對由每個單元的剛度矩陣 k構成的總剛度矩陣 K和由各個節(jié)點的力矢量 P構成的總的力矢量 R的聯(lián)立。 聯(lián)立方法的根據(jù)是由于每個節(jié)點的相互聯(lián)系要求所有于該節(jié)點相鄰的節(jié)點在該節(jié)點位移應相同?？偟膭偠染仃?、總的力矢量和總的位移矢量 r的平衡關系可有一套聯(lián)立 方程表示： (1(6)求解未知參數(shù)?？紤]物體的幾何和力的邊界條件，求解代數(shù)方程 1得所有未知的位移。在線性平衡問題中，可直接應用矩陣代數(shù)技術來求解： 1 (1666564636261565554535251464544434241363534333231262524232221161514131211需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 維有限元分析模型 圖 1一個典型的四輥軋機軋輥系統(tǒng)的二維有限元網(wǎng)格圖，位于面內。在最簡單的情況中， 很大程度上減少了模型中有限元的數(shù)量，使我們無需額外增加大量的計算時間就可設計出一個十分準確的有限元網(wǎng)格。但是，只用二維作分析而忽略第三維的影響，我們很難得到高精度的結果來。 這一問題在一定程度上被陳先霖 (鄒家祥 ( 圖 1了 ,他們采用了一種在 這一模型中，每個單 元根據(jù)其到軋輥軸線的縱坐標軸距離和軋輥的半徑對應不同的厚度，第 (1式中 R 軋輥半徑。 參數(shù) 1s 和 2s 由下面的式子定義： (1式中 第 第 i 個單元的高度。 盡管二維模型只是物理模型的一種簡化表示，當其在分析許多因素如軋輥壓扁和帶材張力對板形的影響時仍不失為一個極其方便的工具。 維有限元分析模型 三維有限元網(wǎng)格為一個所研究系統(tǒng)的物理模型提供了最確切的表示。但是，在確定網(wǎng)格中有限元的數(shù)量和類型時要費點勁。 圖 1述了由一對軋輥和軋制帶s 4s s c s c s 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 材構成的體系的三維有限元網(wǎng)格，曾應用于由聯(lián)合工程公司和國際軋鋼咨詢公司聯(lián)合研制的 線模型中。 在研究網(wǎng)格時，單元的數(shù)量或向格的尺寸可由所要求的板凸度計算精度而定。但是，選擇單元的數(shù)量還要考慮計算時間和花費的成本。在評價計算精度時，要用到如下的參數(shù)： (1)中心凸度的相對誤差； (2)軋輥壓扁影響的相對誤差。 軋輥中心凸度的相對誤差 (1 圖 1 式中 c 在有限元網(wǎng)格中，當網(wǎng)格數(shù)為 時分別對應的中心凸度； 0h 帶材的出口厚度。 因為中心凸度的相對誤差隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加而減小，所以我們可以根據(jù)指數(shù)定律來確定 c 的值。 如圖 1著軋材剛度的增加，為了達到相同的精度，有限元網(wǎng)格的數(shù)量也增加 了。當中心凸度的相對誤差為 ，表示 架的網(wǎng)格數(shù)分別減少為 2500、 5000 和 7000個。軋輥壓扁影響 的相對誤差 如下方程 計算得出： (1式中 n 有限元分析中有 n 個網(wǎng)格時工作輥和支撐輥的中心線徑向接近量； F 由軋輥壓扁方程計算得到的工作輥和支撐輥的 中心線徑向接近量。 根據(jù)弗浦爾的研究，當工作輥和支撐輥具有相同的彈性模量 對軋輥如工作輥和支撐輥的中心接近量 可由方程 1要將 那么所要求的有限元網(wǎng)格數(shù)量必須分別等于或大于 3500、 4600 和 5200個，如圖 1示。 %1000 %1000 h 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 圖 1 1 件 工作原理 有限單元法 有限單元法的基本思 想是將連續(xù)的結構離散成有限個單元，并在每一個單元中設定有限個節(jié)點，將連續(xù)體看作是只在節(jié)點處相連接的一組單元的集合體；同時選定場函數(shù)的節(jié)點值作為基本未知量，并在每一單元中假設一近似差值函數(shù)以表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律；進而利用力學中的某些變分原理去建立用于求解節(jié)點未知量的有限元法方程，從而將一個連續(xù)域中的無限自由度問題化為離散域中的有限自由度問題。一經(jīng)求解就可以利用解得的節(jié)點值和設定的插值函數(shù)確定單元上以至整個集合體上需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 的場函數(shù)。有限元求解程序的內部過程可從圖 1 結構離散化，輸入或生成有限元網(wǎng)格 計算單元剛度矩陣形成總剛度矩陣 形成節(jié)點載荷向量 引入約束條件 解線性代數(shù)方程組 輸出節(jié)點位移 計算并輸出單元的應力 圖 1 40 年來，隨著計算機的飛速發(fā)展和廣泛應用，各種行之有效的數(shù)值計算方法得到了巨大的發(fā)展。而有限元方法則是計算機誕生以后，在計算數(shù)學、計算力學、和計算工程科學領域里誕生的最有效的計算方法。隨著有限元理論基礎的日益完善，出現(xiàn)了很多通用和專用的有限元計算軟件。在國際畫的市場經(jīng)濟中，企業(yè)間的競爭日益加劇。為取得競爭優(yōu)勢，企業(yè)迫切需要以高質 量低成本的產(chǎn)品迅速搶占市場，因此企業(yè)迫切需要高技術、高速度、低成本的設計方法。 序即是應此要求而發(fā)展起來的計算機仿真設計工具。 件簡介 件由成立于 1970 年的美國 司開發(fā)完成，是融結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛應用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學研究。 序是一個功能強大的、靈活的設計分析及優(yōu)化 軟件包。該軟件可浮動運行于從 、 作站、 作站甚至巨型機的各類計算機及操作系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)文件在其所有的產(chǎn)品系列和工作品臺上均兼容。其多物理場耦合的功能，允許在同一模型上進行各式各樣的耦合計算，如：熱 結構耦合、磁 結構耦合、以及電 磁 流體 熱耦合。在 上生成的模型同樣可以運行于巨型機上，這樣就保證了所有的 戶的多領域多變工程的求解。 件的組成 件 主要包括三個部分：前處理模塊、分析計算模塊和后處理模塊。 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 1） 前處理模塊 它為用戶提供 了一個強大的實體建模及網(wǎng)絡劃分工具，用戶可以方便地構造有限元模型，軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結構和材料。 實體建模 參數(shù)化建模 體素庫及布爾運算 拖拉、旋轉、拷貝、蒙皮、倒角等。 多種網(wǎng)格自動劃分工具，自動進行單元形態(tài)、求解精度檢查及修正。 自動 /映射網(wǎng)格劃分、智能網(wǎng)格劃分、自適應網(wǎng)格劃分。 復雜幾何體 六面體向四面體自動過渡網(wǎng)格：金字塔形。 邊界層網(wǎng)格劃分 在幾何模型或 載荷、分布載荷、體載荷、函數(shù)載荷。 可擴展的標準梁截面形狀庫 2） 分析計 算模塊 包括結構分析（可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。 3） 后處理模塊 可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、力子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到內部結構）等圖形方式顯示出來，也可以將計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出。具體如下所示： 計算報告自動生成及定制工具，自動生成符合要求格式的計算報告。 結果顯示菜單：圖形顯示、抓圖、結果列表。 圖形： 云圖、等值線、矢量顯示、粒子流跡顯示、切片、透明及半透明顯示、紋理。 鋼筋混凝土單元可顯示單元內的鋼筋、開裂情況以及壓碎部位。 梁、管、板、復合材料單元及結果按實際形狀顯示，顯示橫截面結果；顯示梁單元彎矩圖。 顯示優(yōu)化靈敏度及優(yōu)化變量曲線。 各種結果動畫顯示，可獨立保存及重放。 3D 圖形注釋功能。 直接生成 格式的圖形。 計算結果排序、檢索、列表及再組合。 提供對計算結果的加、減、積分、微分等計算。 顯示沿任意路徑的結果曲線，并可進行路徑的數(shù) 學計算。 要的技術特點 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 唯一能實現(xiàn)多場及多耦合分析的軟件 唯一實現(xiàn)前后處理、求解及多場分析統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的一體化大型 唯一具有物理場優(yōu)化功能的 件 唯一具有中文界面的大型通用有限元分析軟件 具有強大的非線性分析功能 具有適用于不同的問題和硬件配置的多種求解器 支持異種異構功能網(wǎng)絡浮動，在異種、異構平臺上支持界面統(tǒng)一，數(shù)據(jù)文件通用 強大的并行計算功能，支持分布式并行和共享內存式并行 多種用戶網(wǎng)格劃分技術 完善的用戶開發(fā)環(huán)境 同時， 件 擁有豐富和完善的單元庫、材料模型庫和求解器，保證了他能高效的求解各類結構的靜力、動力、振動、線性和非線性問題，壓縮和不可壓縮的流體問題。其友好的圖形界面和程序結構，交互式的前后處理和圖形軟件，大大的減輕了用戶在實際工程問題中創(chuàng)建模型、有限元求解以及結果分析和評價的工作量。他的統(tǒng)一集中式的數(shù)據(jù)庫保證了個模塊之間的有效可靠的集成，并實現(xiàn)了與多個 件的友好鏈接。 文主要研究內容及創(chuàng)新 在深入理解有限元分析實質以及 可對四輥軋機工作輥的變形進行 計算。本課題要求在給定輥系的幾何尺寸的條件下 (工作輥 /支撐輥直徑及長度，輥頸的位置及尺寸，彎輥力的大小等 )，對相應工況的輥系變形進行計算分析。由于工作輥和與支撐輥之間、工作輥與軋件間都存在接觸區(qū)，所以必須在建模的時候專門界定接觸區(qū)并指定合適的接觸單元。作為畢業(yè)設計主要的工作是應用這一方法求解實際輥系變形問題，求出不同工況下的輥縫曲線。 本課題采用的有限元分析方法是近年來被