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钢轨万能轧制过程的数值模拟

用MARC有限元软件对钢轨的轧制过程进行了三维弹塑性有限元模拟,分析了钢轨的轧后变  (本文共4页) 阅读全文>>

燕山大学
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钢轨万能轧制过程轨头和轨底成形理论研究及数值模拟

为了满足经济快速发展的需要,我国正在快速实现铁路运输系统的高速化、重载化。钢轨作为铁路系统的基础设施,其尺寸精度、性能和强度是制约铁路运行速度的重要因素。目前钢轨万能轧制过程的研究主要集中在设备改造和工艺改进上,理论研究也主要依靠有限元软件进行数值模拟或实验来完成,这对提高钢轨性能来说进展比较缓慢。随着钢轨万能连轧技术和自动化控制技术的快速发展,建立精确的万能轧制数学模型变得越来越重要。本文以简化后钢轨三维几何模型为基础,研究了轨头和轨底宽展规律、轨头和轨底内侧变形区中性线方程及其单位压力分布规律,给出了准确的计算轨头和轨底变形区的单位压力公式,探讨了钢轨轧制过程中轨头和轨底的搓轧成形机理。首先给出钢轨简化后的三维几何模型,推导出万能轧制过程轨腰变形区、轨头及轨底变形区的面积计算公式,并且基于秒流量相等规律推导轨头内侧及轨底内侧和水平辊侧面接触区的中性线方程(三维曲线),利用MATLAB编程软件绘图分析不同压下系数组合情况下中性...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
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钢轨万能轧制过程理论与实验研究

自从1964年世界上第一条高速铁路在日本问世以来,高速铁路迅速成为世界各国最重要的交通运输工具。为了满足世界人口日益增加和经济快速发展的需要,世界铁路的技术发展趋势呈现高速化和重载化。目前我国正在加快铁路高速化进程,虽然运行速度多次提高,但绝对速度仍然不能达到发达国家水平。钢轨的尺寸精度、性能和强度是制约铁路运行速度的重要因素。钢轨的热轧过程不但对钢轨的表面质量、几何尺寸精度和钢轨外观平直度等钢轨外部质量有直接影响,而且对钢轨内部残余应力和内部缺陷有非常大的影响。更重要的是,轧制温度、轧制速度、冷却速度等工艺参数对钢轨的微观组织和晶粒大小有直接影响,从而影响钢轨的机械性能。为了得到高性能高精度钢轨,除了在炼钢阶段进行精炼并且研究新型钢轨钢之外,还需要深入细致的分析钢轨轧制过程变形机理,以建立精确的钢轨轧制过程理论模型。在理论模型基础上,再结合轧制实验和有限元数值模拟就可以确保制定出合理优化的轧制规程,并且可以实现控制轧制和控制冷...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
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钢轨万能轧制过程金属三维塑性流动机理研究

高速铁路因其安全、高效、环保及低能耗的特点成为目前世界各国最重要的交通运输工具。钢轨作为轨道结构的重要部件,其段面尺寸精度、平直度直接影响铁路的行车安全和钢轨的使用寿命。目前运用的钢轨万能轧制过程延伸和宽展的解析公式都是直接或间接应用板带材轧制过程经验公式得到,而且均没有考虑轧制过程中轨头和轨腰以及轨底和轨腰断面交界处金属的横向流动,这种横向流动对轧后钢轨纵向延伸、断面尺寸以及轧后弯曲度都有直接影响。因此,分析钢轨万能轧制过程中金属的横向流动和纵向流动机理,建立准确的金属横向流动体积、体积流动速率以及纵向延伸系数预测模型,以制定合理的轧制规程,对高性能钢轨的生产具有非常重要的理论和实际意义。首先,对轧制模型进行必要、合理的简化并给出钢轨万能轧制总功率计算公式。在此基础上运用遗传算法以及真实速度场使总消耗功率最小的刚塑性变分原理,以轧制总功率为目标函数、轨头和轨底的延伸系数为优化系数求解出功率最小时钢轨的延伸系数。其次,根据轨头、...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
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钢轨万能轧制过程变形机理及单位压力分布规律研究

钢轨是铁路轨道的最重要部件,承担着引导车轮和传递载荷的功能。因此,钢轨在轨道交通中的重要性不言而喻。钢轨的万能轧制过程对成品钢轨的平直度、表面质量、残余应力分布及微观组织性能有非常重要的影响,为了获得高性能钢轨,有必要对钢轨万能轧制过程变形机理及变形区压力分布进行深入研究。本文以钢轨的万能轧制过程为研究对象,利用解析法研究钢轨万能轧制过程中轨头和轨腰之间以及轨底和轨腰之间的金属横向流动规律、轨头和轨底的宽展规律、轨头轨底及轨腰的纵向延伸规律和轨腰变形区的单位压力分布规律,给出了较为准确的延伸率公式和单位压力公式,并且对钢轨的万能轧制过程进行模拟仿真,对推导的公式进行验证。首先,利用“平均轧辊半径”理论将带有孔型的立辊简化成为平立辊。推导出轧制过程中各个部分的三维变形区的面积公式以及变形区投影长度。通过修正过的展宽公式和体积不变规律求出延伸率公式以及不同压下率组合对各部分延伸、宽展和金属横向流动的影响。其次,根据秒流量相等原理推导...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

内蒙古科技大学
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基于万能轧制法钢轨连轧变形机理研究

铁路运输以其快速、安全、节能、运量大、环保等优点,在全世界范围内得到了迅速发展。近年来,铁路运输正向着高速、重载方向发展,因此对钢轨的性能提出了更高的要求。开发新的钢轨钢,合理安排生产工艺,提高钢轨的质量和使用寿命,成为钢轨生产的目标。钢轨几何外形尺寸、钢轨平直度、残余应力等直接影响钢轨的使用性能。钢轨万能连续轧制过程是钢轨轧制过程中的精轧部分,它对钢轨的几何外形尺寸、平直度、残余应力的大小起决定性的作用。本文以60kg/m钢轨为研究对象,通过制定的实验方案,在Gleeble1500D热模拟实验机上得到了U75V钢在不同温度状态下的材料参数;以弹塑性大变形有限元理论为基础,采用显式动力学有限元软件ABAQUS,建立了三维钢轨万能张力连轧的有限元模型,分析研究了万能张力连轧过程在精轧各道次中的变形规律、应力应变的分布规律及机架间的张力变化规律。计算结果表明:在UR-ER两机架万能张力连轧条件下,万能孔型UR道次轨底宽度变化量、轨高...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>