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十二輥軋機廣泛應用于高強度、高精度、薄規(guī)格的不銹鋼和精密合金等高端產(chǎn)品的軋制，其工作輥直徑小，總軋制壓力小，可以生產(chǎn)四輥軋機無法軋制的極薄厚度帶鋼。另外，十二輥軋機輥系結(jié)構(gòu)復雜，具有軸向、徑向等多種輥形調(diào)整機構(gòu)，掌握此類軋機的板形調(diào)控規(guī)律對生產(chǎn)現(xiàn)場中的實際軋制過程具有重要的指導意義。由于十二輥軋機冷軋過程中不銹鋼的變形抗力大，厚度薄，對帶鋼的尺寸精度和板形要求極高，要想掌握各項板形控制手段對板形的調(diào)控規(guī)律，就必須深入研究軋制過程中輥系及帶鋼的彈性變形行為。但是其輥系彈性變形的問題難以在實際生產(chǎn)中得到解決，所以對冷軋不銹鋼薄帶的板形控制一直是企業(yè)難以攻克的一大難題。
隨著有限元分析的逐步發(fā)展、計算機的存儲量和計算能力的飛速提高，有限元成為各行各業(yè)最廣泛的數(shù)值模擬方法，尤其在板帶成型領域中更是發(fā)揮著重要的作用。采用彈塑性有限元法模擬冷軋過程，不僅可以考慮到冷軋過程中輥系及帶鋼的彈性變形，而且可以對板形受力進行分析，提出具有參考價值的理論結(jié)果，因此得到諸多學者們的廣泛關注。張國民、謝紅飆等采用顯式動力學有限元軟件模擬了三維彈塑性板帶軋制過程，計算出變形區(qū)板帶的軋制壓力分布。時旭應用MSC.Marc有限元軟件，對薄帶鋼冷軋過程進行了數(shù)值模擬，采用彈塑性靜力隱式算法，耦合分析了帶鋼與輥系、工作輥與支撐輥的變形場和應力場。魏立群、陸濟民采用軋輥彈性變形影響函數(shù)法分析了板帶寬度對板凸度的影響。十二輥軋機具有塔形的支撐輥系，剛性好，軋輥的撓度和彈性壓扁很小，因此可以獲得高精度的不銹鋼成品。但是軋制過程中進行板形控制時，人們往往不可能準確測得十二輥軋機軋輥的彈性變形和精確的輥縫形狀。因此，以某廠實際生產(chǎn)為研究背景，以304奧氏體不銹鋼為研究對象，采用彈塑性有限元法，運用ANSYS/LS-DYNA顯示動力學軟件模擬十二輥軋機的冷軋過程，將帶鋼變形和輥系變形統(tǒng)一考慮，研究了十二輥冷軋機中間輥橫移量隨帶鋼寬度的變化規(guī)律，對現(xiàn)場實際生產(chǎn)中制定合理的軋制規(guī)程并改善板形具有十分重要的意義。
中心差分法是一種顯示算法，在求解具體問題時，時間步長必須小于由該問題求解方程性質(zhì)所決定的某個臨界值Δmin，否則算法是不穩(wěn)定的。此算法避免了反復更新剛度矩陣并降低求解線性方程組的成本，具有經(jīng)濟、快速、計算效率高的特點。
根據(jù)Courant-Friedrichs-Levy穩(wěn)定性準則，臨界時間步長可由下式確定。
對于十二輥軋機模型，由于帶鋼尺寸與軋輥尺寸相差較多，使分析步時間增量較小，因此有必要采取一些措施提高步長以縮短計算時間。
由此可知，當材料密度增大時，時間步長也隨之增加，這就是顯示動力學中的質(zhì)量縮放技術。其本質(zhì)是增大了材料的質(zhì)量，從而增大了材料的慣性，所以要求質(zhì)量縮放技術在慣性影響不大的情況下使用。采用質(zhì)量縮放技術對計算精度影響不大，增大材料密度卻可以明顯降低計算時間。
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