ansys軋輥接觸分析

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1、摘要：通過對四輥實驗軋機的機械組成及軋制過程的基本原理研究，選取本組項目課題主要為：1、350四輥實驗軋機支承輥彎曲強度分析；2、350四輥軋機輥間接觸強度分析。利用ANSYS軟件對350四輥實驗軋機軋輥進行有限元建模，完成各種需要的強度分析，從而使我們具備運用有限元法進行一般工程問題分析的能力。關鍵字：ANSYS分析軟件支承輥彎曲強度軋輥輥間接觸強度前言：一、項目目的和內容三級項目以有限元法在軋制工程中的應用為核心，通過該項目的實施使我們加深對有限元法的理解，并初步具備運用有限元法進行一般工程問題分析的能力，包括三維建模能力、理論模型建立能力、分析求解和驗證能力等，掌握使用先進有限元軟件進

2、行現(xiàn)代化工程優(yōu)化設計與分析的技能，以增強我們積極思考、主動學習，鍛煉和提高學生的交流、溝通和表達能力以及團隊合作能力，培養(yǎng)我們自身的責任感和職業(yè)道德。利用ANSYS軟件分別完成軋制過程、四輥軋機軋輥、機架、壓下裝置、平衡裝置及矯直機下工作輥的有限元建模與強度分析。通過項目實施，掌握有限元軟件ANSYS的基本操作及利用有限元軟件進行工程優(yōu)化設計與分析的基本技能，為二級項目和畢業(yè)設計奠定基礎。本組選擇課題為：1.350四輥實驗軋機支承輥彎曲強度分析；2.350四輥實驗軋機輥間接觸強度分析；二、任務要求本組由組長進行分配工作，陳震負責查閱相關研究資料，對研究成果信息進行整合；李保根和蘇聰分別進行3

3、50四輥實驗軋機支承輥和輥間接觸零件圖的三維建模及有限元分析，同時完成了相關匯報PPT的制作；張彩云和陳蔚音負責校驗最后的設計合理性，并完成最后的項目成果整合以及項目說明書的制作。具體包括下述內容：（1）相關資料的查閱；（2）零件圖三維建模；（3）單元類型選擇與網(wǎng)格劃分；（4）邊界條件施加及求解；（5）結果后處理，位移、變形、應力等結果提取；（6）設計是否合理判定及改進措施；（7）項目研究報告及答辯用PPT。正文：利用三維設計軟件和ANSYS結合起來完成對所需求解工程問題的分析，其中項目的技術參數(shù)如下：最大軋制力：200噸；軋輥參數(shù)：見圖紙；工作輥與支承輥之間接觸寬度由輥間接觸強度分析確定；

4、軋輥材料：9Cr2Mo，許用應力；輥面硬度：工作輥HS=90～50；支承輥HS=50～60；支承輥許用接觸正應力；支承輥許用接觸切應力。具體分析步驟及結果如下：一、350四輥軋機支承輥彎曲強度分析在生產當中必須知道在輥身或軋輥中間位置至軋輥中間位置至其邊緣間的撓度值，以便在此基礎上在磨床上磨制輥形時使其獲得所需的凸度，從而保證鋼板在寬度上厚度均勻。由于軋輥負荷的對稱性，為了分析其彎曲強度，可以只考慮半個軋輥，從而利用ANSYS對軋輥進行合理網(wǎng)格劃分，以及邊界條件、載荷的施加，給出軋輥內的應力分布以及最大應力值、發(fā)生位置，校核軋輥是否滿足強度要求，給出軋輥中心撓曲曲線。(a)有限元模型創(chuàng)建1）

5、二維模型創(chuàng)建及導入?yún)⒄哲堓伒脑紙D形，對其尺寸進行簡化，用CAXA繪制出如下圖形，另存為igs格式，準備導入。導入到ANSYS程序中：最后繪制平面如圖：2）單元類型的選取設定Meshfacet200和solid45兩個單元類型，并且設置mesh200單元options，單元形狀和節(jié)點數(shù)K1設置為QUAD4-NODE。3）定義材料屬性軋輥材料：9Cr2Mo，查閱書籍可得軋輥的彈性模量為210000Mpa，泊淞比0.3，由此對軋輥進行材料屬性設置。4）網(wǎng)格劃分平面網(wǎng)格拉伸為體網(wǎng)格：沿中心延伸軸175度：沿中心軸延伸15度：最終得沿軸向延伸后的圖形為：(b)加載與求解（模型的簡化、邊界條件的施加、

6、分析類型及主要求解選項等）軋輥承受的載荷主要為：輥身承受的均布載荷以及輥頸所承受的支撐力，由于導入的模型均為軋輥的四分之一，即承受的面力和支撐力均為200/4=50t輥身承受的均布載荷：pressure=500000/受力面積輥頸承受的支撐力：force=500000/節(jié)點數(shù)施加載荷：施加節(jié)點力：施加對稱約束：施加位移約束：對軋輥對稱面上的中心點施加位移約束，設定UY方向的位移為0，點擊CurrentLS，確認信息，進行求解。(c)結果后處理（包括位移云圖、應力應變圖、危險位置及其應力特征，零件是否安全判定）1）軋輥變形圖：2）Y方向的位移圖3）等效應力：與軋輥許用正應力值進行比較由mise

7、s應力分布圖可得，軋輥最大的應力為277.192Mpa<[σ]=2200Mpa，零件滿足安全強度標準。4）繪制中心撓度曲線：結果分析所得：軋制時的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔，因此對支承輥的強度校核就變得尤為重要，在計算支承輥時，通常按照承受全部軋制力的情況來考慮。求解結果中我們可以看到：支撐輥的中間位置具有最大的變形量，而彎曲應力最大值為輥頸和輥身接觸的位置，因為在設計支承輥時，要特別注意這個位置的強度條件