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第1章 有限元方法基础及其发展1

1.1显式动力学有限元方法基本理论1

1.2弹塑性本构方程4

1.3接触问题的罚函数法6

1.3.1接触问题的弱形式6

1.3.2罚函数法的有限元方程7

1.4有限元方法在板带轧制中的现状与进展8

1.4.1有限元方法的应用10

1.4.2轧制过程有限元方法面临的问题10

参考文献12

第2章 板带热轧过程有限元分析13

2.1多道次立-平轧制过程轧件变形行为分析13

2.1.1有限元模型与参数13

2.1.2 轧制过程几何模型更新方法15

2.1.3多道次轧制过程轧件变形行为的模拟结果16

2.1.4轧件头尾形状17

2.1.5轧件角部金属流动情况20

2.1.6轧件应变分布22

2.1.7轧制实验验证22

2.2多道次中厚板轧制过程热力耦合模拟23

2.2.1多道次轧制过程热力耦合分析流程23

2.2.2 中厚板轧制过程模拟24

2.2.3计算结果与分析25

2.3中厚板轧制过程平面形状控制道次有限元模拟26

2.3.1平面形状控制道次有限元模型27

2.3.2结果分析28

2.4四辊热连轧过程有限元模拟30

2.4.1建立四辊轧制的弹塑性有限元模型30

2.4.2轧制过程轧制力计算31

参考文献33

第3章 板带轧制过程裂纹缺陷演变有限元分析35

3.1轧制过程轧件角部横向裂纹演变行为35

3.1.1轧制过程裂纹的扩展与闭合36

3.1.2轧制过程裂纹表面接触压力42

3.1.3轧制过程裂纹尖端应力46

3.1.4轧件表面横向裂纹扩展与闭合的轧制实验52

3.2轧制过程轧件表面纵向裂纹演变行为53

3.2.1轧制过程纵向裂纹形状变化54

3.2.2 轧件表面纵向裂纹演变行为的轧制实验60

3.3轧制过程轧件表面裂纹演变机制61

3.4轧制过程轧件表面裂纹演变行为热力耦合有限元分析64

3.4.1二维有限元模型64

3.4.2裂纹演变二维计算结果与分析65

参考文献69

第4章 板带轧制过程内部裂纹演变有限元分析71

4.1轧制过程轧件内部裂纹演变行为的数值分析71

4.1.1轧制过程裂纹形状变化72

4.1.2轧制过程轧件内部裂纹表面接触压力73

4.2轧制过程内部裂纹演变残留孔隙的有限元模拟76

4.2.1二维有限元模型76

4.2.2裂纹演变过程分析78

4.2.3裂纹演变过程讨论80

参考文献82

第5章 板带轧制过程内部夹杂物演变分析84

5.1轧件中夹杂物的检测84

5.2轧制过程轧件内部夹杂物演变行为的数值模拟85

5.2.1模型中几何和材料参数85

5.2.2含有夹杂物的轧件轧制有限元模型87

5.3轧制过程夹杂物形状变化87

5.3.1夹杂物尺寸对轧制过程中夹杂物形状变化的影响90

5.3.2夹杂物位置对轧制过程中夹杂物形状变化的影响92

5.3.3工作辊直径对轧制过程中夹杂物形状的影响93

5.3.4夹杂物变形能力对轧制过程中夹杂物形状变化的影响94

5.4轧制过程夹杂物及其附近区域基体应变分布95

5.4.1夹杂物变形能力对夹杂物及附近区域应变分布的影响96

5.4.2夹杂物位置对夹杂物及附近区域应变分布的影响100

5.4.3工作辊直径对夹杂物及附近区域应变分布的影响100

5.5轧制过程夹杂物在轧件中的相对位置变化102

5.5.1夹杂物直径对轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响102

5.5.2夹杂物变形能力轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响103

5.5.3夹杂物位置对轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响104

5.5.4工作辊直径对轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响104

5.6夹杂物与轧件基体之间裂纹形成105

参考文献110

第6章 板带电磁脉冲自由胀形2D有限元模拟111

6.1电磁脉冲成形数值模拟方法介绍111

6.2不同模拟算法和脉冲电流第二半波对成形的影响113

6.2.1模拟条件113

6.2.2有限元建模114

6.2.3松散耦合法与顺序耦合法计算效果对比116

6.2.4脉冲电流第二半波对模拟结果的影响119

6.2.5成形时的温升变化122

6.3电磁自由胀形过程中板料的厚度分布122

6.3.1实验与模拟结果对比123

6.3.2 模拟结果分析124

6.4电磁成形过程中最佳电流频率的选择129

6.4.1实验和有限元模型130

6.4.2实验结果分析130

6.4.3影响因素131

6.4.4分析和讨论137

参考文献139

第7章 板带电磁脉冲自由胀形3D有限元模拟141

7.1平板自由胀形过程仿真141

7.1.1模型参数141

7.1.2电磁场模型142

7.1.3结构场模型143

7.2管件自由胀形过程仿真151

7.2.1电磁场模型151

7.2.2结构场模型152

7.2.3温度场模型157

参考文献158

第8章 板带电磁脉冲渐进成形有限元仿真159

8.1基于凹模的电磁脉冲渐进成形161

8.1.1模拟流程161

8.1.2有限元建模162

8.1.3模拟结果分析164

8.1.4实验结果173

8.2基于凸模的电磁脉冲渐进成形182

8.2.1 EMIF-SF成形原理简图183

8.2.2数值模拟流程图184

8.2.3有限元建模184

8.2.4 实验研究189

参考文献192

第9章 径向力助推筒形件电磁渐进复合拉深193

9.1成形原理和创新性194

9.1.1成形原理194

9.1.2本方法的特色和创新之处195

9.2电磁辅助拉深实验196

9.2.1实验装置196

9.2.2实验方案197

9.2.3实验1结果197

9.2.4实验2结果199

9.3有限元仿真199

9.3.1数值模拟流程图199

9.3.2有限元模型200

参考文献204

第10章 多向磁场力驱动管件胀形206

10.1传统电磁脉冲胀形206

10.2多向磁场力驱动管件电磁脉冲胀形原理208

10.3磁场结果分析209

10.4管件胀形分析212

参考文献215

第11章 轧制变形与电磁成形有限元应用案例216

11.1显式有限元软件LS-DYNA介绍216

11.1.1 DYNA分析的基本内容216

11.1.2 DYNA分析的文件组织216

11.1.3 LS-DYNA常用单元217

11.1.4定义材料220

11.2中厚板可逆轧制分析226

11.2.1实例说明226

11.2.2 难点与策略分析227

11.2.3交互式操作分析228

11.3带张力板带精轧过程分析237

11.3.1实例说明237

11.3.2 难点与策略分析239

11.3.3交互式操作分析239

11.4电磁脉冲成形3D耦合模拟254

11.4.1实例说明254

11.4.2难点与策略分析255

11.4.3交互式操作分析255

参考文献277