四輥不可逆鋁板冷軋機(jī)的設(shè)計(jì)

1、摘要我的設(shè)計(jì)題目為鋁板冷軋機(jī)的設(shè)計(jì)，鋁板軋機(jī)是軋鋁車(chē)間的重要設(shè)備，在鋁板生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。鋁板軋機(jī)是一個(gè)集機(jī)械、電氣、液壓、控制、傳動(dòng)為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，并且在非常惡劣的環(huán)境下工作。本軋機(jī)其為典型的四輥不可逆冷軋機(jī)，所軋制的金屬為典型的有色金屬鋁，因此該設(shè)計(jì)具有其獨(dú)特性。本論文系統(tǒng)的闡述了四輥不可逆冷軋機(jī)的結(jié)構(gòu)和新的計(jì)算理論，分章節(jié)的介紹了鋁的軋制工藝及設(shè)備、軋制規(guī)程的制定、軋輥、軋輥軸承、軋輥的設(shè)計(jì)、軋機(jī)機(jī)架和軋機(jī)工作輥的校核、軋機(jī)的附屬裝置的設(shè)計(jì)、軋機(jī)的三維設(shè)計(jì)等。并對(duì)軋制力能參數(shù)、工作輥和工作輥軸承進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算。 由于作者的能力有限，在設(shè)計(jì)中借鑒了渤海鋁業(yè)有限公司的四輥不可逆軋機(jī)的相

2、關(guān)設(shè)計(jì)資料。關(guān)鍵詞四輥不可逆冷軋機(jī) 工作輥 軋制工藝AbstractThe topic of my design is cold aluminum strip mill. Strip mill is an important equipment in the aluminum-rolling workshop and is extensive used in strip aluminum manufacture. Strip mill is a set of mechanical, electrical, hydraulic, control, transmission as one of t

3、he complex system, and work in the very poor environment.This mill is a typical of 4-high non-reversing cold strip mill. Besides, the rolling material in the design is the typical of nonferrous metal-aluminum; therefore, this design has its specialty.This paper describes the structure of 4-high non-

4、reversing cold strip and new calculational theory and methods systemically. It gives a presentation of rolling technics and equipments of aluminum、roll、rolling bearing、milling house、outfit for adjusting and balancing roll etc.Especially, the author pays more attention to designing rolling parameter、

5、work roll and roll bearing.For the limited capacity of designer, in the process of the design, the author uses the design information of 4-high non-reversing cold strip mill (2200)designed by Davy McKee (Poole)Ltd for reference, which belongs to Bohai Aluminum Industries Ltd. Corporation.Keywords 4-

6、high non-reversing cold strip mill work roll rolling technics 目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 鋁及其合金的軋制工藝及設(shè)備21.2.1 鋁及其合金板、帶、箔材2 鋁及其合金的軋制工藝簡(jiǎn)述21.2.3 鋁及其合金的軋制設(shè)備31.2.4 冷軋機(jī)型式的選擇41.3 本章小結(jié)6第2章 軋機(jī)軋輥72.1 軋機(jī)工作輥的基本參數(shù)72.1.1 工作輥輥身的長(zhǎng)度和直徑72.1.2 工作輥輥徑的長(zhǎng)度和直徑72.1.3 工作輥軋輥頭的長(zhǎng)度和直徑82.2 軋機(jī)支撐輥的基本參數(shù)92.2.1 支撐輥的輥身長(zhǎng)度和直徑92.2

7、.2 支承輥輥徑直徑和長(zhǎng)度92.3 軋輥的撓度的公式推導(dǎo)102.3.1 工作輥相應(yīng)撓度的公式推導(dǎo)102.3.2 支承輥相應(yīng)撓度的公式推導(dǎo)112.3.3 軋輥輥身中部與邊部壓力差值的確定132.3.4 軋輥撓度的計(jì)算過(guò)程142.4 軋輥的校核162.5 本章小結(jié)18第3章 軋機(jī)的力能參數(shù)193.1 軋制工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)193.1.1 軋制材料的確定193.1.2 軋制道次的確定193.1.3 軋制速度的選取193.1.4 平均單位壓力和總軋制壓力193.2 軋制力距和軋制功率的計(jì)算213.2.1 軋制力距的計(jì)算213.2.2 軋制功率的計(jì)算233.3 本章小結(jié)24第4章 軋機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)254.1

8、機(jī)架的結(jié)構(gòu)254.2 軋機(jī)機(jī)架尺寸參數(shù)的確定254.2.1 窗口寬度的確定264.2.2 窗口高度的確定274.2.3 機(jī)架立柱斷面的確定274.3 ANSYS 有限元法274.3.1 有限元法簡(jiǎn)介274.3.2 ANSYS 功能簡(jiǎn)介294.3.3 ANSYS 分析的基本過(guò)程314.4 軋機(jī)機(jī)架的校核324.4.1 軋機(jī)機(jī)架的材料和受力分析324.4.2 軋機(jī)機(jī)架的網(wǎng)格劃分334.4.3 施加載荷及約束334.4.4 軋機(jī)機(jī)架的結(jié)果分析344.5 本章小結(jié)38第5章 軋機(jī)工作機(jī)座的其他部分395.1 軋輥軸承395.1.1 軋輥軸承的特點(diǎn)395.1.2 軸承組件的裝配要求395.1.3 四列圓

9、柱滾子軸承的壽命計(jì)算395.2 液壓壓下裝置415.2.1 液壓壓下裝置的特點(diǎn)415.2.2 液壓壓下裝置的基本類(lèi)型425.2.3 液壓壓下裝置的控制方式435.2.4 液壓壓下油缸的選擇435.3 軋制線(xiàn)調(diào)整裝置445.4 液壓平衡裝置445.4.1 四輥軋機(jī)上軋輥平衡裝置的特點(diǎn)455.4.2 平衡裝置的型式455.5 液壓彎輥裝置455.6 主接軸結(jié)構(gòu)475.7 本章小結(jié)48第6章 軋機(jī)的動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)496.1 軋機(jī)的主電機(jī)選擇496.2 主減速器的選擇496.3 齒輪機(jī)座496.3.1 齒輪機(jī)座的結(jié)構(gòu)496.3.2 齒輪機(jī)座的軸承506.3.3 潤(rùn)滑及密封516.3.4 輪齒形式516

10、.4 連接軸516.5 本章小結(jié)51結(jié)論53參考文獻(xiàn)55致謝57附錄1 開(kāi)題報(bào)告59附錄2 文獻(xiàn)綜述69附錄3 外文翻譯79第1章 緒論1.1 課題背景中國(guó)的鋁板帶軋制工業(yè)始于1919年9月，上海益泰信記鋁器廠用二輥小軋機(jī)軋制小鋁片。真正的鋁板帶軋制是在新中國(guó)成立后發(fā)展起來(lái)的，1956年11月6日中國(guó)第一家大型綜合鋁業(yè)生產(chǎn)企業(yè)-東北輕合金有限責(zé)任公司（當(dāng)時(shí)工廠代號(hào)為101廠）在蘇聯(lián)的援助下建成投產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)現(xiàn)代化鋁板帶軋制工業(yè)的先河，從此中國(guó)有了現(xiàn)代化的鋁軋制企業(yè)。建國(guó)以后，中國(guó)大地上的鋁軋制企業(yè)如雨后春筍般茁壯成長(zhǎng)起來(lái)。1983年一重為西南鋁業(yè)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造了中國(guó)首臺(tái)360/1000

11、mm×1400mm四輥不可逆式冷軋機(jī)，軋制速度可達(dá)600m/min，產(chǎn)品最薄厚度為0.2mm，板厚偏差為±0.005mm。具有液壓AGC系統(tǒng)、X射線(xiàn)測(cè)厚儀、軋制油板式精密過(guò)濾、可控硅供電、開(kāi)卷機(jī)自動(dòng)對(duì)中、快速換輥、自動(dòng)滅火系統(tǒng)等。該技術(shù)水平基本與20世紀(jì)70年代中期的國(guó)際水平相當(dāng)。該機(jī)于1986年10月正式投產(chǎn)1。2004年中色科技股份有限公司設(shè)計(jì)了的中國(guó)首臺(tái)2050mm六輥不可逆冷軋機(jī)，該機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)下表1，與日本日立公司引進(jìn)平輥六輥軋機(jī)相比，它的最大軋制速度低40%，主電機(jī)功率低25%，產(chǎn)品最薄厚度卻小一倍，最大軋制力也高25%2。 表1-1 中國(guó)自行設(shè)計(jì)的六輥不可逆

12、式鋁帶冷軋機(jī)參數(shù)規(guī)格/mm480/1350×2050最大軋制速度/(m.min-1)900主電機(jī)功率/Kw2×1500最大軋制力/N20000來(lái)料最大厚度/mm12產(chǎn)品最薄厚度/mm0.2帶卷最大外徑/mm2500帶卷最小外徑/mm665目前世界上，典型的現(xiàn)代化大型冷軋機(jī)當(dāng)屬德國(guó)SMSDemag公司的三機(jī)架冷軋機(jī)組，最高軋制速度1524m/min，板寬2030mm,成品厚度公差±0.0038mm,設(shè)計(jì)能力300kt/a，僅用于鋁罐毛料薄板的生產(chǎn)。世界上最先進(jìn)的鋁板帶冷軋機(jī)的軋制速度可達(dá)到2400mm/min，意大利可米塔爾鋁業(yè)公司擴(kuò)建了一臺(tái)由奧鋼聯(lián)提供的四輥冷軋機(jī)

13、，為工廠的鋁箔軋機(jī)提供毛料，這臺(tái)冷軋機(jī)中了當(dāng)前鋁帶冷軋的各種先進(jìn)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)萬(wàn)能冷軋機(jī)，生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍廣。 1.2 鋁及其合金的軋制工藝及設(shè)備1.2.1 鋁及其合金板、帶、箔材鋁及其合金產(chǎn)品是輕有色金屬軋材的代表產(chǎn)品。按其厚度的不同，可以分為板、帶、箔三種。見(jiàn)表1-2表1-2 鋁合金軋材的分類(lèi)軋材品種尺寸 mm厚度寬度長(zhǎng)度熱軋厚板5605002500200010000特厚板80以上5002500200010000冷軋薄板0.34.05002500200010000箔材0.0050.2510001.2.2 鋁及其合金的軋制工藝簡(jiǎn)述常見(jiàn)的鋁及其合金的生產(chǎn)流程包括鋁錠銑面、鋁錠蝕洗、包鋁、加熱

14、、熱軋、預(yù)先退火、冷軋、中間退火、預(yù)剪、成品退火、淬火、人工時(shí)效、精整、涂油包裝等工序。 與一般的軋鋼工藝相比，鋁及其合金板、帶的生產(chǎn)流程有以下特點(diǎn)：1）鋁錠要經(jīng)過(guò)銑面（純鋁板錠除外），以清除表面缺陷，一般每邊銑去812mm;2)由于鋁錠銑面表面有潤(rùn)滑油脂，因而銑面后，鋁錠需要去油，可在苛性鈉槽中蝕洗，在硝酸槽中中和，然后進(jìn)行水洗；3）純鋁具有耐腐蝕的特點(diǎn)，硬鋁板強(qiáng)度高，但不耐腐蝕，因而硬鋁鑄錠在熱軋加熱前要包覆一層厚度為1020mm的純鋁板，這樣可以提高硬鋁板的耐蝕性，為防止熱軋裂邊，鑄錠側(cè)面也需要包鋁；4）加熱后的鋁錠，由于晶粒較大，在安排熱軋的壓下規(guī)程時(shí)，前幾道必須采用小壓下量軋制，通常

15、壓縮率控制在510%；此外，熱軋溫度也較低（500以下）；5）鋁板表面劃傷處對(duì)應(yīng)力集中很敏感，故從熱軋開(kāi)始，各工序必須采取措施，防止鋁板表面劃傷。6）在有的大型鋁加工廠，采用中溫軋制工藝，鋁帶經(jīng)熱軋后不必卷取，直接送到冷軋機(jī)去溫軋，這樣可以簡(jiǎn)化工藝流程，降低生產(chǎn)成本；7）為提高硬鋁合金的機(jī)械性能，鋁合金板材在冷軋后要進(jìn)行淬火、自然時(shí)效和人工時(shí)效等工藝處理；8）某些熱軋后的特厚板和冷軋后的特薄板要進(jìn)行張力矯正；9）軋制鋁箔時(shí)，需要合卷和分卷。1.2.3 鋁及其合金的軋制設(shè)備常用的鋁及其合金的軋制設(shè)備如下：熱軋?jiān)O(shè)備、冷軋?jiān)O(shè)備、剪切設(shè)備、退火設(shè)備、酸洗設(shè)備、鋁箔的合卷和分卷設(shè)備、鋁錠銑面設(shè)備。其中典

16、型的冷軋?jiān)O(shè)備如下圖1-1 圖1-1 鋁板冷軋機(jī)組生產(chǎn)流程圖1-卸卷機(jī)；2-卷取機(jī)； 3-液壓剪； 4-軋機(jī)工作機(jī)座； 5-導(dǎo)輥； 6-引料器； 7-直頭機(jī)； 8-開(kāi)卷機(jī)； 9-送料車(chē)?yán)滠垯C(jī)組的生產(chǎn)流程是：送料車(chē)將帶卷運(yùn)至直頭機(jī)的雙錐式開(kāi)卷機(jī)上，帶卷直頭后，用引料器將帶卷端頭引出，經(jīng)液壓剪切頭后送軋機(jī)軋制。當(dāng)一卷料快軋到尾部時(shí)，軋機(jī)停車(chē)，用液壓剪切尾，并將尾部喂入另一卷取機(jī)之鉗口，然后進(jìn)行軋制。1.2.4 冷軋機(jī)型式的選擇常用的冷軋機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有二輥、四輥及多輥。按軋機(jī)操作方式有可逆式和不可逆式兩種。選擇冷軋機(jī)型式除一般原則，還可根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)、軋制工藝要求、軋機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等進(jìn)行3。常用的冷軋機(jī)的各

17、種型式如圖1-2所示。 2輥軋機(jī) 4輥軋機(jī) 6輥軋機(jī) 20輥軋機(jī) 6輥軋機(jī) 12輥軋機(jī)圖1-2 常用冷軋機(jī)的各種型式1、按生產(chǎn)特點(diǎn)選擇機(jī)型 冷軋機(jī)按生產(chǎn)特點(diǎn)，通常分為：1）塊式生產(chǎn)的板材軋機(jī)，目前按大多數(shù)中小加工廠仍采用這種二輥不可逆軋機(jī)，則面臨著設(shè)備改造與更新的迫切任務(wù)。只有少數(shù)工廠采用二輥及四輥可逆軋機(jī)；2）帶式生產(chǎn)的帶材軋機(jī)，一般采用四輥軋機(jī)，產(chǎn)量大品種較單一時(shí)采用冷連軋機(jī)，窄帶材低速軋制也采用二輥軋機(jī)；3）箔材軋機(jī)，通常采用工作輥小的四輥及多輥軋機(jī)；4）平整軋機(jī)，也屬精軋機(jī)，壓下量很小，用于帶材的平整和拋光，一般采用輥徑較大，速度較低及功率較小的二輥軋機(jī)。2、按工藝要求選擇機(jī)型 冷軋機(jī)

18、按工藝要求又可分為冷粗軋機(jī)、中軋機(jī)及精軋機(jī)三類(lèi)，實(shí)現(xiàn)軋機(jī)專(zhuān)業(yè)化。從機(jī)型上既可以選擇二輥和四輥，但粗軋機(jī)一般采用二輥，精軋機(jī)采用四輥或多輥軋機(jī)。對(duì)于產(chǎn)品較單一，產(chǎn)量較大的現(xiàn)代化加工廠，粗、中、精軋也有在一臺(tái)軋機(jī)上完成的，為一機(jī)多用的冷軋機(jī)。近幾年有少部分廠已經(jīng)引進(jìn)了這種現(xiàn)代化的冷軋機(jī)。國(guó)外普遍對(duì)冷軋機(jī)進(jìn)行現(xiàn)代化技術(shù)改造。如銅及銅合金一般粗軋機(jī)，采用單機(jī)架四輥可逆或不可逆軋機(jī)；兩機(jī)架四輥不可逆冷軋；三機(jī)架二輥連軋機(jī)。精軋多種機(jī)型，大多采用四輥可逆、12輥及20輥軋機(jī)。鋁及鋁合金，普遍采用36臺(tái)四輥連軋。鋁箔軋制，因塑形好、抗力低，軋制過(guò)程易斷帶不宜連軋，因此普遍采用單機(jī)不可逆式四輥軋機(jī)生產(chǎn)。軋機(jī)的

19、操作方式主要根據(jù)品種、產(chǎn)量多少考慮。小批量及多品種常采用不可逆及單機(jī)架冷軋機(jī)；大批量及品種單一常采用可逆及連續(xù)式的高速軋機(jī)。一般在滿(mǎn)足產(chǎn)品品種及規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量要求時(shí)，宜優(yōu)先選擇輥數(shù)少的軋機(jī)。3、四輥冷軋機(jī) 四輥軋機(jī)有工作輥傳動(dòng)和支承輥傳動(dòng)兩種方式。工作輥傳動(dòng)的四輥軋機(jī)，其輥徑較大咬入能力較強(qiáng)，可增大壓下量提高生產(chǎn)率，但工作輥受扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度限制，使其直徑不能繼續(xù)減少，以至軋出的最小厚度受限，因此，出現(xiàn)了支承輥傳動(dòng)的四輥軋機(jī)。采用支承輥傳動(dòng)其優(yōu)點(diǎn)：可承受較大的扭矩、工作輥小有利于軋制更薄的產(chǎn)品，工作輥無(wú)接軸，換輥方便，而且其直徑可在一定范圍內(nèi)變化，以適應(yīng)軋制的要求。但工作輥和支承輥之間易出現(xiàn)打滑，而且

20、工作輥在水平方向有較大的側(cè)向彎曲，影響軋制精度。軋機(jī)的工作制度按操作方式分為不可逆式和可逆式4?？赡媸介g歇時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。但每改變一次軋制方向都必須調(diào)整壓下、前后張力、工藝潤(rùn)滑及輥型等條件，才能軋出厚薄均勻及表面平直的帶材。而且調(diào)整時(shí)速度難以提高，軋制條件難以保持穩(wěn)定，人工操作影響更大。此外，軋機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。適于軋制時(shí)間較短，在同一臺(tái)軋機(jī)上連續(xù)軋制多道次時(shí)采用。相反，不可逆軋機(jī)只能單向軋制，當(dāng)調(diào)整某種軋制條件后，可實(shí)現(xiàn)多卷軋制，既減少調(diào)整工作量，又保證軋制條件的相對(duì)穩(wěn)定性。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，采用輸送裝置返回帶卷，軋輥和軋件的冷卻條件好。與可逆··&#

21、183;軋制相比能提高軋制速度，帶材質(zhì)量更穩(wěn)定。1.3 本章小結(jié)本章介紹了國(guó)內(nèi)外鋁板軋機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了鋁及其合金的軋制工藝，詳細(xì)的介紹了冷軋?jiān)O(shè)備的生產(chǎn)流程。 第2章 軋機(jī)軋輥軋輥是軋鋼機(jī)的主要部件。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)可知此軋輥類(lèi)型為板軋機(jī)軋輥。冷軋板軋輥的輥身微凸，當(dāng)它受力彎曲時(shí)，可保持良好的板型。軋輥由輥身、輥頸和軸頭三部分組成。現(xiàn)就軋輥的設(shè)計(jì)作出說(shuō)明。軋輥的基本尺寸參數(shù)是：軋輥名義直徑D，輥身長(zhǎng)度L、輥頸直徑d和輥頸長(zhǎng)度l。2.1 軋機(jī)工作輥的基本參數(shù)2.1.1 工作輥輥身的長(zhǎng)度和直徑根據(jù)工作輥輥身長(zhǎng)度應(yīng)與板、帶材的寬度相適應(yīng)的原則及所給的數(shù)據(jù)，可以用下式確定輥身的長(zhǎng)度： （2-1）式中

22、 -輥身長(zhǎng)度 -板帶材的最大寬度；-隨帶材寬度而異的余量，當(dāng)時(shí)，??；當(dāng)，取。本次設(shè)計(jì)中因此：工作輥輥身直徑的計(jì)算 （2-2）考慮到冷軋時(shí)軋輥的彈性壓扁，冷軋板帶軋機(jī)輥身的最大直徑根據(jù)最小可軋厚度確定。帶張力軋制時(shí)，其中，所以，考慮軋機(jī)軋輥的最大重車(chē)率：冷軋機(jī)：，故2.1.2 工作輥輥徑的長(zhǎng)度和直徑輥頸尺寸是指輥徑直徑和輥頸長(zhǎng)度，它與所選用軸承型式及工作載荷有關(guān)。輥徑直徑因軸承徑向尺寸所限，致使輥徑與輥身交界處通常為軋輥發(fā)生破壞的薄弱環(huán)節(jié)。因此，在軸承外圍尺寸允許的條件下，應(yīng)盡可能使輥徑直徑取得大一些。這需要視所選用的軸承而定5，本設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)軸承，由于其外圍尺寸較大，輥徑直徑無(wú)法取得很大，根據(jù)

23、 （2-3）式中-輥徑直徑-輥身直徑取輥徑長(zhǎng)度 （2-4）式中-輥徑長(zhǎng)度-輥身直徑取輥徑向輥身過(guò)渡處，為了減小應(yīng)力集中，要做成圓角。圓角半徑 （2-5）因此2.1.3 工作輥軋輥頭的長(zhǎng)度和直徑輥頭尺寸指的是軋輥傳動(dòng)端的輥頭尺寸。采用萬(wàn)向接軸傳動(dòng)的輥頭，其尺寸按下列關(guān)系確定 （2-6）式中-輥頭的直徑 -與輥頭相連部分的輥徑直徑取平頭的厚度 （2-7），取2.2 軋機(jī)支撐輥的基本參數(shù)2.2.1 支撐輥的輥身長(zhǎng)度和直徑支撐輥的輥身長(zhǎng)度為2100mm （2-8） （2-9）綜合考慮取考慮軋機(jī)軋輥的最大重車(chē)率：冷軋機(jī)：，故2.2.2 支承輥輥徑直徑和長(zhǎng)度輥頸尺寸是指輥徑直徑和輥頸長(zhǎng)度，它與所選用軸承型

24、式及工作載荷有關(guān)。輥徑直徑因軸承徑向尺寸所限，致使輥徑與輥身交界處通常為軋輥發(fā)生破壞的薄弱環(huán)節(jié)。因此，在軸承外圍尺寸允許的條件下，應(yīng)盡可能使輥徑直徑取得大一些。這需要視所選用的軸承而定，本設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)軸承，由于其外圍尺寸較大，輥徑直徑無(wú)法取得很大，根據(jù) (2-10)式中-輥徑直徑-輥身直徑取輥徑長(zhǎng)度 (2-11)式中-輥徑長(zhǎng)度-輥身直徑取輥徑向輥身過(guò)渡處，為了減小應(yīng)力集中，要做成圓角。圓角半徑 因此2.3 軋輥的撓度的公式推導(dǎo)軋機(jī)的剛度很大程度的取決于軋輥（包括工作輥和支撐輥）的剛度。在評(píng)定軋機(jī)剛度和設(shè)計(jì)軋輥時(shí)，需要以下幾個(gè)數(shù)據(jù)：即在軋制力作用下工作輥輥身邊緣相對(duì)于中點(diǎn)的撓度、工作輥輥身和板材

25、邊緣接觸處相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度。工作輥的撓度取決于支承輥的撓度、工作輥與支承輥間彈性壓扁的不均勻性以及軋輥的實(shí)際凸度和凹度等因素6。2.3.1 工作輥相應(yīng)撓度的公式推導(dǎo) 工作輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-1。工作輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度可按下式求的： （2-12）式中 -工作輥材料的彈性模數(shù)和剪切模數(shù)； -工作輥輥身截面的慣性矩和面積。圖(2-1) 確定時(shí)所用到的計(jì)算簡(jiǎn)圖由所產(chǎn)生的彎矩為： （2-13）由所產(chǎn)生的剪力為： （2-14）由所產(chǎn)生的彎矩為： （2-15）由所產(chǎn)生的剪力為： 所求撓度之處作用的單位力引起的彎矩和剪力為： 將以上彎矩和剪力的計(jì)算式代入式2-12,

26、積分整理可得： （2-16）式中-工作輥輥身直徑。同理可求出工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度為： （2-17）2.3.2 支承輥相應(yīng)撓度的公式推導(dǎo)支承輥撓度的計(jì)算支撐輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)撓度的計(jì)算： （2-18）式中-支承輥材料的彈性模數(shù)和剪切模數(shù)；-支承輥輥身截面的慣性矩和面積； -考慮剪力分布不均的系數(shù)，相對(duì)于圓截面，可取。圖(2-2) 確定時(shí)所用的計(jì)算簡(jiǎn)圖彎曲力矩可按下式計(jì)算： 其中，代入積分后可得： （2-19）剪力可按下式計(jì)算： （2-20）所求撓度處作用的單位力引起大的彎矩和剪力為：將以上彎矩和剪力的計(jì)算式代入式2-18，且已知,積分并整理得： （2-21）式中：

27、-支承輥輥身直徑； -支點(diǎn)處的摩擦阻力矩，。同理可求得支承輥輥身中點(diǎn)相對(duì)于支點(diǎn)的撓度: （2-22）式中：-支承輥輥徑直徑；。2.3.3 軋輥輥身中部與邊部壓力差值的確定 （2-23）式中， ， ，求得值并將式（2-16）、（2-17）、（2-20）、（2-21）做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，得到如下的計(jì)算公式:工作輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度： （2-24） 工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度: （2-25）支承輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度： （2-26）支承輥輥身中點(diǎn)相對(duì)于支點(diǎn)的撓度： （2-27）2.3.4 軋輥撓度的計(jì)算過(guò)程已知：取工作輥和支承輥的彈性模量，工作輥和支承輥的剪切模量，工

28、作輥的輥身長(zhǎng)度，工作輥四列軸承之間的跨度，支承輥輥四列軸承之間的跨度，支承輥直徑，軋件的寬度，軋制力。 1、值的計(jì)算 將相關(guān)參數(shù)代入公式（2-23）求得 2、工作輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度：3、工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度:4、支承輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度：5、支承輥輥身中點(diǎn)相對(duì)于支點(diǎn)的撓度： 2.4 軋輥的校核軋輥是軋機(jī)的加工工具，直接承受軋制壓力，一般來(lái)說(shuō)，軋輥是消耗性的零件，就軋機(jī)整體而言，軋輥的安全系數(shù)最小，因此軋輥的強(qiáng)度往往決定整個(gè)軋機(jī)的負(fù)荷能力7。假設(shè)鋁板軋機(jī)軋輥的軋制力，可近似地看成是沿軋件寬度均布的載荷，并且左右對(duì)稱(chēng)，2、軸承的支持力近似看成集中力，

29、下支撐輥的受力如圖2-3所示圖2-3 支承輥的受力分析其中，356mm,根據(jù)計(jì)算算的最大軋制力為 （2-28）（5-2）輥身中央斷面的彎曲力矩為 （2-29）彎曲應(yīng)力為 （2-30）輥徑危險(xiǎn)斷面上的彎矩為 （2-31）對(duì)于輥徑上的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 （2-32） （2-33）以上計(jì)算出的應(yīng)力只是名義應(yīng)力，真正的應(yīng)力應(yīng)乘以軋輥輥身直徑D、輥徑直徑d以及過(guò)渡圓角r有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)和8 代入求的軋輥輥徑處的受力為彎曲和扭轉(zhuǎn)的組合，在求的危險(xiǎn)點(diǎn)的彎曲應(yīng)力和之后，即可按強(qiáng)度理論計(jì)算合成應(yīng)力。對(duì)于鋼軋輥，則按第三或第四強(qiáng)度理論來(lái)計(jì)算輥徑處的合成應(yīng)力。根據(jù)第四強(qiáng)度理論 （2-34） 按照一般公式（即

30、不考慮疲勞現(xiàn)象）近似計(jì)算軋輥時(shí)，通常安全系數(shù)取為5，即冷軋機(jī)用的合金鋼鍛造軋輥，可以得到軋輥的強(qiáng)度足夠。2.5 本章小結(jié)表2-1 本章中計(jì)算得到了下列設(shè)計(jì)參數(shù)軋輥的參數(shù)工作輥(mm)支承輥(mm)輥身長(zhǎng)度輥身直徑輥徑直徑輥徑長(zhǎng)度輥頭直徑-平頭厚度-過(guò)渡圓角半徑工作輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度-工作輥輥身與板材邊緣接觸處相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度-支承輥輥身邊緣相對(duì)于輥身中點(diǎn)的撓度-支承輥輥身中點(diǎn)相對(duì)于支點(diǎn)的撓度- 第3章 軋機(jī)的力能參數(shù)3.1 軋制工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)3.1.1 軋制材料的確定 軋機(jī)的軋制材料為：鋁及其鋁合金，制定軋制工藝規(guī)程選用的材料為1050A3.1.2 軋制道次的確定根據(jù)軋制道次的

31、計(jì)算公式9圖(2-3) （3-1） 式中 -來(lái)料的橫斷面積 -成品的橫斷面積 -平均延伸系數(shù) 其中平均延伸系數(shù) ，對(duì)于各種不同的軋制情況可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料確定之，根據(jù)計(jì)算來(lái)料8mm× 2000mm軋制成1.0mm 厚的板材，取1.5，經(jīng)計(jì)算取6道次。3.1.3 軋制速度的選取根據(jù)1050A軋制的經(jīng)驗(yàn)10，選取軋制速度為3.1.4 平均單位壓力和總軋制壓力表3-1 四輥不可逆式軋機(jī)1050A的軋機(jī)壓下規(guī)程設(shè)計(jì)序號(hào)軋制道次1234561軋前厚度H,mm8.05.84.23.02.11.42軋后厚度h,mm5.84.23.02.11.41.03壓下量，mm2.21.61.20.90.70.44

32、道次壓下率，%27.527.628.630.033.328.65變形區(qū)長(zhǎng)度，mm23.520.017.315.013.210.06變形區(qū)形狀系數(shù)3.404.004.815.887.568.337前后張應(yīng)力，MPa22/2627/3129/3331/3632/3032/30序號(hào)軋制道次1234568軋前的冷加工變形程度,%027.547.562.573.882.59軋后的冷加工變形程度,%27.547.562.573.882.587.510累計(jì)壓下率的平均值，%16.539.556.569.379.085.511平均變形抗力，MPa9512314215215916012平均變形抗力，MPa109

33、.3141.5163.3174.8182.9184.013平均張應(yīng)力， MPa24293134313114張力影響后的抗力, MPa85.3112.5132.3140.8151.9153.015摩擦系數(shù)0.100.100.100.080.080.0816計(jì)算系數(shù)0.340.400.480.470.600.6717計(jì)算系數(shù)0.0060.0130.0190.0230.0360.05318計(jì)算系數(shù)0.350.460.480.490.620.7019，mm24.1523.0017.3815.6213.5610.50201.1971.2701.2841.2901.3851.44821平均單位壓力，Mpa

34、102.1142.9170.0181.6210.4221.522軋制總壓力P,KN256434183073295029672419計(jì)算說(shuō)明：（1）第35項(xiàng)，,，； （2）第7項(xiàng)，為軋后的屈服極限，由查得11。第14 道次，第56道次取，對(duì)控制板形有利12； （3）第810項(xiàng)，,，； （4）第1114項(xiàng)，平均變形抗力累計(jì)壓下率的平均值查得， ,，; （5）第15項(xiàng)，摩擦系數(shù)查表3-2，煤油為基礎(chǔ)油取=0.1，且考慮來(lái)料表面狀況及速度不大，而后幾道速度的提高，軋件表面有所改善，??； （6）第1620項(xiàng)，按斯通圖解法求壓扁后，由m、y值查得，然后由值計(jì)算，由查得；對(duì)于鋼軋輥13，,mm/MPa; (

35、7)第2122項(xiàng)，,。表3-2 鋁冷軋時(shí)的摩擦系數(shù)值合金潤(rùn)滑劑輥面狀態(tài)鋁及鋁合金0.160.24無(wú)粗磨的淬活鉻鋼輥0.080.12煤油0.060.07輕機(jī)油0.240.32無(wú)粗磨的淬火鉻鋼輥、輥面粘鋁0.140.18煤油與機(jī)油0.160.20乳液3.2 軋制力距和軋制功率的計(jì)算3.2.1 軋制力距的計(jì)算工作輥相對(duì)支承輥有偏移的四輥軋機(jī)輥系的受力，如圖3-1。圖3-1 工作輥相對(duì)支承輥有偏移的四輥軋機(jī)輥系的受力分析傳動(dòng)工作輥所需要的力矩為：軋制力距、工作輥帶動(dòng)支承輥的力矩與工作輥軸承中的摩擦力產(chǎn)生的摩擦力矩三部分之和。即： （3-2）式中 -軋制力； -支承輥給工作輥的反力； -工作輥軸承處的反

36、力，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，a-軋制力臂，其大小除決定于軋制力作用點(diǎn)位置外，還與前后張力大小有關(guān)：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，-工作輥、支承輥直徑；-不考慮張力時(shí)軋制力作用點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥中心角；-前后張力對(duì)軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，；-工作輥與支承輥連心線(xiàn)與直線(xiàn)的夾角，-軋輥連心線(xiàn)與反力R的夾角，c-反力R對(duì)工作輥的力臂，e-工作輥軸線(xiàn)相對(duì)支承輥軸線(xiàn)的偏距-工作輥、支承輥摩擦圓半徑式中-工作輥、支承輥軸承的摩擦系數(shù)； 工作輥、支承輥輥徑半徑。3.2.2 軋制功率的計(jì)算 （3-3）式中 N-軋制功率； -軋制力矩； 表3-2 軋制力矩和軋制功率的計(jì)算道次參數(shù)123456工作輥通用參數(shù)，e=4mm ,mm軋制力P,K

37、N256434183073295029672419前后張力對(duì)軋制力方向影響的偏轉(zhuǎn)角,°0.01250.00940.01040.01360.00540.0066軋制力臂,mm15.757916.613916.325415.461619.157219.1514工作輥軸承處的反力,KN29.921624.651213.81176.858618.047919.5531支承輥給工作輥的反力，KN256434183073295029672419傳動(dòng)工作輥所需要的力矩，49.557.842.732.328.217.8軋制速度1.41.41.41.41.41.4軋制功率503.8482588.331

38、8434.6327328.7737287.0408181.18183.3 本章小結(jié) 本章完成了1050A的軋制工藝規(guī)程的制定，計(jì)算得到了最大軋制力3500KN，最大軋制力矩為60，最大的軋制功率取為600，軋制速度取為1.4第4章 軋機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架是軋機(jī)設(shè)備中最大、最重要的構(gòu)件，其強(qiáng)度和彈性變形直接影響著設(shè)備的可靠性和產(chǎn)品的尺寸精度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外軋機(jī)廣泛采用低溫軋制和大壓下量軋制，同時(shí)隨著部分鋁及鋁合金產(chǎn)品的軋制產(chǎn)量的提高，使軋制時(shí)軋機(jī)機(jī)架負(fù)荷明顯加大，因此能夠準(zhǔn)確把握機(jī)架應(yīng)力分布和變形情況對(duì)于軋機(jī)的設(shè)計(jì)與研發(fā)至關(guān)重要。4.1 機(jī)架的結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)型式分類(lèi)，機(jī)架可分為整體式和組合式兩種14。板

39、、帶材軋機(jī)的機(jī)架要有盡可能大的剛度，因此，大都采用整體鑄造結(jié)構(gòu)。這種機(jī)架除剛性好外，制造精度也容易保證，制造費(fèi)用也較低。本設(shè)計(jì)所采用的軋機(jī)機(jī)架，就是整體鑄造結(jié)構(gòu)。由于該軋機(jī)采用液壓壓下，機(jī)架上橫梁不再有安裝壓下螺母的鏜孔。因?yàn)榇翱趦?nèi)要裝設(shè)液壓缸和測(cè)壓頭，所以機(jī)架串口高度尺寸比舊式軋機(jī)機(jī)架要大的多。機(jī)架的安裝底面上只有一排孔。4.2 軋機(jī)機(jī)架尺寸參數(shù)的確定機(jī)架的基本尺寸取決于以下兩個(gè)條件：1）機(jī)架窗口要足以容納軋輥軸承座、測(cè)壓元件等，并考慮軋機(jī)的最大開(kāi)口度等。在采用液壓壓下的軋機(jī)上，在確定機(jī)架窗口高度時(shí)，還要考慮裝設(shè)壓下液壓缸。2）機(jī)架立柱和上下橫梁截面應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)架受力時(shí)的強(qiáng)度和剛度要求。機(jī)架的主

40、要結(jié)構(gòu)尺寸包括：機(jī)架窗口高度（H）和寬度（B）以及機(jī)架立柱斷面尺寸（F=LB）如圖4-1。圖4-1 機(jī)架的基本尺寸4.2.1 窗口寬度的確定 B=（1.151.30） （4-1） 式中 支承輥直徑，由第一章計(jì)算得，=1000mm。所以 B=（1.151.40）1000=11501400mm取傳動(dòng)端 B=1394mm。為了便于更換軋輥，在閉式機(jī)架中，換輥側(cè)（非傳動(dòng)側(cè)）的窗口寬度比傳動(dòng)側(cè)的窗口寬度應(yīng)大510毫米15。所以傳動(dòng)側(cè)窗口寬度=1400mm。4.2.2 窗口高度的確定由文獻(xiàn)可知 （4-2）式中 工作輥直徑；支承輥直徑；窗口高度。mm取 =4220mm 4.2.3 機(jī)架立柱斷面的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

41、確定機(jī)架立柱斷面的形狀為長(zhǎng)方形16，尺寸為4.3 ANSYS 有限元法 4.3.1 有限元法簡(jiǎn)介 目前在工程實(shí)際應(yīng)用中，常用的數(shù)值求解方法有：有限單元法、有限差分法、邊界單元法和離散單元法，但就其實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性而言，主要還是有限單元法。有限元法在20世紀(jì)50年代起源于航空工程中飛機(jī)結(jié)構(gòu)的矩陣分析。有限單元法的基本思想是將連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個(gè)、且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元，單元之間僅靠節(jié)點(diǎn)連接。單元內(nèi)部點(diǎn)的待求量，可由單元節(jié)點(diǎn)量通過(guò)選定的函數(shù)關(guān)系插值求得。由于單元形狀簡(jiǎn)單，易于由平衡關(guān)系或能量關(guān)系建立節(jié)點(diǎn)量之間的方程式，然后將各個(gè)單元方程“組集”在一起而形成總體代數(shù)方程組，計(jì)

42、入邊界條件后即可對(duì)方程組求解。有限單元法的基本思想的提出，最早可追溯到Courant在1943年的工作，他第一次嘗試應(yīng)用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)和最小位能原理相結(jié)合的方法，來(lái)求解St.Venant扭轉(zhuǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)代有限單元法第一個(gè)成功的嘗試，是將剛架位移法推廣應(yīng)用于彈性力學(xué)平面問(wèn)題，這是美國(guó)的Turner，Clough等人于1956年在分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)得到的成果。他們第一次給出了用三角形單元求得平面應(yīng)力問(wèn)題的正確解答。1960年Clough進(jìn)一步處理了平面彈性問(wèn)題，并第一次提出了“有限單元法”的名稱(chēng)。1963到1964年，Besseling，Melosh和Jones等人證明了有限單元法是基于

43、變分原理的里茲（Ritz）法的另一種形式，從而使里茲法分析的所有理論基礎(chǔ)都適用于有限單元法，確認(rèn)了有限單元法是處理連續(xù)介質(zhì)問(wèn)題的一種普遍方法。有限單元從20世紀(jì)50年代至今，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，不斷開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，五十多年來(lái)，有限單元法的應(yīng)用已由彈性力學(xué)平面問(wèn)題擴(kuò)展到空間問(wèn)題、板殼問(wèn)題，由靜力平衡問(wèn)題擴(kuò)展到穩(wěn)定性問(wèn)題、動(dòng)力問(wèn)題和波動(dòng)問(wèn)題，分析的對(duì)象從彈性材料擴(kuò)展到塑性、粘彈性、粘塑性和復(fù)合材料等，從固體力學(xué)擴(kuò)展到流體力學(xué)、傳熱學(xué)電磁學(xué)等領(lǐng)域17。有限單元法是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種計(jì)算方法。它是首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后很快

44、就廣泛地應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)等連續(xù)性問(wèn)題。結(jié)構(gòu)有限元法一般是以節(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量，一旦得到單元結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的位移列陣，就能夠求得該單元中任意的位移、應(yīng)力和應(yīng)變。由于單元?jiǎng)偠冉?jīng)過(guò)組集，可以得到整體剛度矩陣，進(jìn)而便可以得到單元內(nèi)任意點(diǎn)的位移、應(yīng)力、應(yīng)變以及單元節(jié)點(diǎn)力與單元節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，進(jìn)而可以解決結(jié)構(gòu)的特征問(wèn)題和響應(yīng)問(wèn)題。 有限元有許多優(yōu)點(diǎn)： (1)概念淺顯，容易掌握?？梢栽诓煌乃缴辖⑵饘?duì)該法的理解；可以通過(guò)非常直觀的物理概念來(lái)理解；也可以建立基于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)分析的理論。 (2)適用性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，幾乎適用于求解所有的連續(xù)介質(zhì)和場(chǎng)問(wèn)題。 (3)采用矩陣形式表達(dá)，便于編制計(jì)算機(jī)程

45、序，可以充分利用高速計(jì)算機(jī)所提供的方便。 有限元法分析問(wèn)題的基本步驟： (1)結(jié)構(gòu)的離散化。離散化就是將要分析的結(jié)構(gòu)分割成有限個(gè)單元體，并在單元體的指定點(diǎn)設(shè)置節(jié)點(diǎn)，使相鄰單元的有關(guān)參數(shù)具有一定的連續(xù)性，并構(gòu)成一個(gè)單元的集合體以代替原來(lái)的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)離散化時(shí)，劃分的單元大小和數(shù)目應(yīng)根據(jù)計(jì)算精度的要求和計(jì)算機(jī)的容量來(lái)決定。 (2)選擇位移插值函數(shù)。為了能用節(jié)點(diǎn)位移表示單元體的位移、應(yīng)變和應(yīng)力，在分析連續(xù)體問(wèn)題時(shí)，必須對(duì)單元中位移的分布作出一定的假設(shè)，即假定位移是坐標(biāo)的某種簡(jiǎn)單的函數(shù)選擇適當(dāng)?shù)奈灰坪瘮?shù)是有限單元法分析中的關(guān)鍵。通常采用多項(xiàng)式作為位移函數(shù)。 (3)分析單元的力學(xué)特性。利用幾何方程、本構(gòu)方

46、程和變分原理最終得到單位剛度矩陣。 (4)集合所有單元的平衡方程，建立整體結(jié)構(gòu)的平衡方程。先將各個(gè)單元?jiǎng)偠染仃嚭铣烧w剛度矩陣，然后將各單元的等效節(jié)點(diǎn)力列陣集合成總的載荷列陣。 (5)由平衡方程組求解未知節(jié)點(diǎn)位移和計(jì)算單元應(yīng)力。 4.3.2 ANSYS 功能簡(jiǎn)介 ANSYS公司是由美國(guó)匹茲堡大學(xué)力學(xué)系教授、有限元法的權(quán)威、著名的力學(xué)專(zhuān)家John Swanson博士于1970年創(chuàng)建而發(fā)展起來(lái)的，其總部位于美國(guó)賓夕法尼亞洲的匹茲堡市，目前是世界CAE行業(yè)最大的公司之一。 ANSYS軟件的最初版本與今天的版本相比有很大的不同，最初版本僅僅提供了熱分析及線(xiàn)性結(jié)構(gòu)分析功能，而且是一個(gè)批處理程序，只能在大

47、型計(jì)算機(jī)上使用。20世紀(jì)70年代初加入了非線(xiàn)性、子結(jié)構(gòu)等功能；20世紀(jì)70年代末，圖形技術(shù)和交互操作方式應(yīng)用到了ANSYS中，使得ANSYS的使用進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，如今的ANSYS軟件更加趨于完善，功能更加強(qiáng)大，使用也更加方便。 ANSYS是一種應(yīng)用廣泛的通用有限元工程分析軟件。功能完備的預(yù)處理器和后處理器（又稱(chēng)預(yù)處理模塊和后處理模塊）使ANSYS易學(xué)易用，強(qiáng)大的圖形處理能力以及得心應(yīng)手的實(shí)用工具使得使用者輕松愉快，奇特的多平臺(tái)解決方案使用戶(hù)物盡其用，且具有多種平臺(tái)支持和異種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)浮動(dòng)能力，各種硬件平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)兼容，使其功能一致，界面統(tǒng)一。目前，ANSYS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于

48、核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車(chē)交通、國(guó)防、軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等工業(yè)及科學(xué)研究。 ANSYS軟件含有多種分析能力，包括簡(jiǎn)單線(xiàn)性靜態(tài)分析和復(fù)雜非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)分析?？捎脕?lái)求結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題的解答。它包含了預(yù)處理、解題程序以及后處理和優(yōu)化等模塊，將有限元分析、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，己成為解決現(xiàn)代工程學(xué)問(wèn)題必不可少的有力工具。 ANSYS軟件能夠提供的分析類(lèi)型如下： (1)結(jié)構(gòu)靜力分析 用來(lái)求解外荷載引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)影響不顯著的問(wèn)題。ANSYS程序中的靜力析不僅可以進(jìn)行線(xiàn)

49、性分析，而且可以進(jìn)行非線(xiàn)性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸問(wèn)題的分析。 (2)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析用來(lái)求解隨時(shí)間變化的載荷對(duì)結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對(duì)阻尼和慣性的影響。ANSYS可進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析的類(lèi)型包括瞬時(shí)動(dòng)力分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。 (3)結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性分析 結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性問(wèn)題包括分析材料非線(xiàn)性、幾何非線(xiàn)性和單元非線(xiàn)性三種。ANSYS程序可以求借靜態(tài)和瞬態(tài)的非線(xiàn)性問(wèn)題。 (4)結(jié)構(gòu)屈曲分析 屈曲分析是用來(lái)確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的載荷大小與特定的載荷下結(jié)構(gòu)是否失穩(wěn)問(wèn)題。ANSYS中的穩(wěn)定性分析主要分為線(xiàn)性分析和非線(xiàn)性分析兩種