唐鋼H型鋼專案F1軋機工作輥有限元分析

唐鋼大型型鋼專案f1軋機

工作輥有限元分析

分析：於維民

校核：審核：部國光

驗收：傅冬齊

：中國一重集團大連設計研究院

二○一○年五月

前言受冶金連鑄裝置部的委託對唐鋼h型鋼專案f1軋機工作輥進行輥頸和扁頭的有限元分析。以下是按上述要求所作的有限元分析。

ⅰ、輥頸部分

一、模型的建立

我們是在dell 690工程工作站上，利用美國ugs公司的大型工程分析軟體ug nx 6.0進行的有限元分析。為了提高分析精度採用了空間的八節點六面體單元，對模型進行了剖分

共劃分了116304個單元，122285個節點， 1742個接觸單元。

二、邊界條件及載荷

為了使分析更接近實際，將坯料（簡化）和軸承座（簡化）放到分析模型中，在坯料和工作輥間、工作輥和軸承座之間分別建立接觸，詳見圖2。這是乙個4體接觸的非線性接觸有限元分析。

軸承座底部約束；坯料上施加700t的軋制力；剖開的輥端施加588knm的最大軋制扭矩，詳見圖4。

三、結果分析

圖1為工作輥的實體模型圖。

圖 1圖2為工作輥的有限元實體模型圖，詳見圖2。

圖 2圖3為工作輥的有限元模型圖，圖中的深藍色的箭頭為載荷，其餘顏色的箭頭為約束，紅色的為接觸單元，綠色的為單元。

圖 3圖 4

圖4、圖5為從不同角度觀察到的工作輥輥頸的von mises應力圖，範圍為0.802—106mpa。最大應力在輥徑靠近輥身r45mm的過度圓弧上，為一高的應力集中區；距離輥身較遠的r45mm的過度圓弧上，最大應力為96.

5mpa，為一較高的應力集中區；r70mm的過度圓弧上，最大應力為72.7mpa，為一應力集中區；其餘部分低於65mpa。詳見圖4、圖5。

圖 5ⅱ、扁頭部分

共劃分了56485個單元，80658個節點，7966個接觸單元。

為了使分析更接近實際，將套筒（簡化）放到分析模型中，在套筒和扁頭之間建立接觸，詳見圖6。這是乙個2體接觸的非線性接觸有限元分析。

套筒端部施加固定約束；扁頭的剖面上施加588knm的最大軋制扭矩，詳見圖7。

圖6為扁頭的有限元實體模型圖。

圖 6圖 7

圖7為工作輥的有限元模型圖，圖中的深藍色的箭頭為載荷，其餘顏色的箭頭為約束，紅色的為接觸單元，綠色的為單元。

圖 8圖 9

圖8、圖9為扁頭的von mises應力圖，範圍為0.588—229mpa。最大應力在與套筒接觸的稜角邊緣處，為高的接觸應力，詳見圖8；與套筒接觸的稜角處應力普遍比較高，均為接觸應力； r25mm的過度圓弧上，最大應力為107 mpa，詳見圖9；其餘部分低於75mpa。

詳見圖8、圖9。

四、結語

輥徑部分的最大von mises為106 mpa；扁頭部分的最大接觸應力為229mpa。