ansys軋輥接觸分析

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1、摘要：通過對(duì)四輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)的機(jī)械組成及軋制過程的基本原理研究，選取本組項(xiàng)目課題主要為：1、350四輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)支承輥彎曲強(qiáng)度分析；2、350四輥軋機(jī)輥間接觸強(qiáng)度分析。利用ANSYS軟件對(duì)350四輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)軋輥進(jìn)行有限元建模，完成各種需要的強(qiáng)度分析，從而使我們具備運(yùn)用有限元法進(jìn)行一般工程問題分析的能力。關(guān)鍵字：ANSYS分析軟件支承輥彎曲強(qiáng)度軋輥輥間接觸強(qiáng)度前言：一、項(xiàng)目目的和內(nèi)容三級(jí)項(xiàng)目以有限元法在軋制工程中的應(yīng)用為核心，通過該項(xiàng)目的實(shí)施使我們加深對(duì)有限元法的理解，并初步具備運(yùn)用有限元法進(jìn)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(yàn)

2、證能力等，掌握使用先進(jìn)有限元軟件進(jìn)行現(xiàn)代化工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析的技能，以增強(qiáng)我們積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)，鍛煉和提高學(xué)生的交流、溝通和表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)我們自身的責(zé)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(jī)軋輥、機(jī)架、壓下裝置、平衡裝置及矯直機(jī)下工作輥的有限元建模與強(qiáng)度分析。通過項(xiàng)目實(shí)施，掌握有限元軟件ANSYS的基本操作及利用有限元軟件進(jìn)行工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析的基本技能，為二級(jí)項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。本組選擇課題為：1.350四輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)支承輥彎曲強(qiáng)度分析；2.350四輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)輥間接觸強(qiáng)度分析；二、任務(wù)要求本組由組長進(jìn)行分配工作，陳震

3、負(fù)責(zé)查閱相關(guān)研究資料，對(duì)研究成果信息進(jìn)行整合；李保根和蘇聰分別進(jìn)行350四輥實(shí)驗(yàn)軋機(jī)支承輥和輥間接觸零件圖的三維建模及有限元分析，同時(shí)完成了相關(guān)匯報(bào)PPT的制作；張彩云和陳蔚音負(fù)責(zé)校驗(yàn)最后的設(shè)計(jì)合理性，并完成最后的項(xiàng)目成果整合以及項(xiàng)目說明書的制作。具體包括下述內(nèi)容：（1）相關(guān)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(jié)果后處理，位移、變形、應(yīng)力等結(jié)果提??；（6）設(shè)計(jì)是否合理判定及改進(jìn)措施；（7）項(xiàng)目研究報(bào)告及答辯用PPT。正文：利用三維設(shè)計(jì)軟件和ANSYS結(jié)合起來完成對(duì)所需求解工程問題的分析，其中項(xiàng)目的技

4、術(shù)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(qiáng)度分析確定；軋輥材料：9Cr2Mo，許用應(yīng)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(yīng)力；支承輥許用接觸切應(yīng)力。具體分析步驟及結(jié)果如下：一、350四輥軋機(jī)支承輥彎曲強(qiáng)度分析在生產(chǎn)當(dāng)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(chǔ)上在磨床上磨制輥形時(shí)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(fù)荷的對(duì)稱性，為了分析其彎曲強(qiáng)度，可以只考慮半個(gè)軋輥，從而利用ANSYS對(duì)軋輥進(jìn)行合理網(wǎng)格劃分，以及邊界

5、條件、載荷的施加，給出軋輥內(nèi)的應(yīng)力分布以及最大應(yīng)力值、發(fā)生位置，校核軋輥是否滿足強(qiáng)度要求，給出軋輥中心撓曲曲線。(a)有限元模型創(chuàng)建1）二維模型創(chuàng)建及導(dǎo)入?yún)⒄哲堓伒脑紙D形，對(duì)其尺寸進(jìn)行簡化，用CAXA繪制出如下圖形，另存為igs格式，準(zhǔn)備導(dǎo)入。導(dǎo)入到ANSYS程序中：最后繪制平面如圖：2）單元類型的選取設(shè)定Meshfacet200和solid45兩個(gè)單元類型，并且設(shè)置mesh200單元options，單元形狀和節(jié)點(diǎn)數(shù)K1設(shè)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(duì)軋

6、輥進(jìn)行材料屬性設(shè)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、分析類型及主要求解選項(xiàng)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(dǎo)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(diǎn)數(shù)施加載荷：施加節(jié)點(diǎn)力：施加對(duì)稱約束：施加位移約束：對(duì)軋輥對(duì)稱面上的中心點(diǎn)施加位移約束，設(shè)定UY方向的位移為0，點(diǎn)擊Cu

7、rrentLS，確認(rèn)信息，進(jìn)行求解。(c)結(jié)果后處理（包括位移云圖、應(yīng)力應(yīng)變圖、危險(xiǎn)位置及其應(yīng)力特征，零件是否安全判定）1）軋輥?zhàn)冃螆D：2）Y方向的位移圖3）等效應(yīng)力：與軋輥許用正應(yīng)力值進(jìn)行比較由mises應(yīng)力分布圖可得，軋輥?zhàn)畲蟮膽?yīng)力為277.192Mpa<[σ]=2200Mpa，零件滿足安全強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。4）繪制中心撓度曲線：結(jié)果分析所得：軋制時(shí)的彎曲力矩絕大部分由支承輥承擔(dān)，因此對(duì)支承輥的強(qiáng)度校核就變得尤為重要，在計(jì)算支承輥時(shí)，通常按照承受全部軋制力的情況來考慮。求解結(jié)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(yīng)力最大值為輥頸和輥身接觸的位

8、置，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)支承輥時(shí)，要特別注意這個(gè)位置的強(qiáng)度條件