【摘 要】
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连续变截面差厚板（简称:TRB板）在当今的工业生产与人民生活中被广泛的运用。而仿形轧制装置是TRB板生产线上的重要机械设备,其具备优异的结构性能是TRB板生产线高效、高速以及高质量运行的前提。若仿形轧制装置的结构强度等不能满足预定要求将会造成其在轧制过程中出现较大噪音甚至出现结构损坏等问题。而目前关于仿形轧制装置的研究非常少。因此关于其结构特性、结构强度以及结构优化等的研究十分必要。本文关于仿形轧
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连续变截面差厚板（简称:TRB板）在当今的工业生产与人民生活中被广泛的运用。而仿形轧制装置是TRB板生产线上的重要机械设备,其具备优异的结构性能是TRB板生产线高效、高速以及高质量运行的前提。若仿形轧制装置的结构强度等不能满足预定要求将会造成其在轧制过程中出现较大噪音甚至出现结构损坏等问题。而目前关于仿形轧制装置的研究非常少。因此关于其结构特性、结构强度以及结构优化等的研究十分必要。本文关于仿形轧制装置的研究工作如下:（1）为了研究仿形轧制装置及关键零部件静止及轧制状态下刚度、强度变化情况;利用ANSYS-Workbench结合Solid Works对轧制机构进行静动力学数值分析,校核轧制装置整体和零部件在最大轧制力工况和稳定轧制工况下的强度和刚度并了解轧制机构自身的振动特性。首先对有限元法进行简介,详述了非线性静力学分析方法和模态分析方法,接着利用Solid Works建立轧制装置的三维模型并导入Workbench进行求解,提取结构的应力、变形、振型云图,经分析可知,即使在最大轧制力工况下,轧制装置整体及零部件也能满足强度刚度要求,整体结构刚性较好,但是凸模和滑块接触面会发生较大的局部集中应力,而且结构的变形整体偏小,机构有待进一步改善。（2）简述轧辊轧制过程,为了缓解轧制过程中凸模和滑块接触面上产生的局部集中应力,推导分析轧制机构不平衡惯性力的公式及其影响因素,设计并详述液压平衡装置工作原理;由于滑块和上模变形较小并且重量偏大,为了提高材料的利用率,对滑块和上模结构进行拓扑优化,对优化后的滑块和上模进行静力学分析,其应力和变形均满足要求。（3）为研究最大轧制力工况下,TRB仿形轧制机构整体及零部件在工作状态下（高温）的应力和变形情况,本文研究了高温下结构钢的物理性能参数随温度变化曲线,分析了轧辊加热方法及失效原因,详细阐述了瞬态热分析方法和热固耦合分析方法,利用ANSYS-Workbench结合Solid Works,通过最大轧制力工况下的轧辊工作区的瞬态热分析和间接热固耦合分析,研究了轧辊加热过程和加热速度、高温下轧制机构和零部件的应力变形情况,对比分析工作状态（高温）和非工作状态（常温）下的应力与变形结果,可以得出“TRB轧制装置的整体材料选用合理,高温工作也未发生明显应变,刚度和强度都较好,尤其是轧辊;工况相同的前提下,TRB仿形轧制机构整体和零部件的应力和变形与温度呈正比关系,温度越高,应力和变形越大”的结论。
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