Разработка, исследование и внедрение технологии и оборудования литейно-прокатного комплекса для производства широкополочных балок

• Автор: Комратов, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 325 с. : 4 ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Технология и оборудование литейно-прокатных комплексов для производства широкополочных балок

1.1. Технология производства широкополочных балок

1.2. Литейно-прокатный комплекс для производства широкополочных балок НТМК

1.3. Технология производства широкополочных балок из непрерывнолитой заготовки

1.4. Постановка задачи

Глава 2. Напряженно-деформированное состояние двутавровой заготовки

при ее формировании в процессе непрерывного литья

2.1. Постановка задачи

2.2. Методика расчета методом конечных элементов в объемной постановке напряженно-деформированного состояния профильной заготовки на участках между торцом кристаллизатора и роликами зоны вторичного охлаждения
2.2.1. Общий алгоритм решения объемной задачи теории упругости методом конечных элементов
2.2.2. Теория решения краевых задач теории упругости методом конечных элементов в объемной постановке
2.3. Расчет напряженно-деформированного состояния профильной заготовки на участках между торцом кристаллизатора и роликами от воздействия только ферростатического давления
2.3.1. Исходные данные и принятые допущения
2.3.2. Расчетная схема и граничные условия
2.3.3. Результаты расчета и их анализ
2.4. Расчет напряженно-деформированного состояния профильной заготовки на участках между торцом кристаллизатора и роликами от воздействия ферростатического давления и отклонений настройки роликов и кристаллизатора
2.4.1. Варианты расчета
2.4.2. Расчетная схема и граничные условия
2.4.3. Результаты расчета и их анализ
Выводы

Глава 3. Напряженно-деформированное состояние двутавровой заготовки в зоне криволинейного участка правки МНЛЗ
3.1. Общая постановка задачи
3.2. Расчет напряженно-деформированного состояния профильной заготовки в зоне криволинейного участка правки
3.2.1. Исходные данные и принятые допущения
3.2.2. Варианты и методика расчета
3.2.3. Результаты расчета и их анализ
Выводы
Глава 4. Напряженно-деформированное состояние металла в очагах деформации и напряжения в валках при прокатке широкополочной балки в клетях универсально-балочного стана
4.1. Постановка задачи
4.2. Исходные данные расчета и система допущений
4.3. Расчетная схема и граничные условия
4.4. Результаты расчета и их анализ
4.4.1. Нормальные и касательные напряжения в очагах деформации балки с вертикальными и горизонтальными валками
4.4.2. Течение металла и распределение напряжений в очагах деформации при прокатке широкополочной балки в универсальной клети
4.5. Напряжения в вертикальных и горизонтальных валках универсальной клети от усилия прокатки
Выводы
Глава 5. Теоретическое исследование напряжений в горизонтальных и вертикальных валках универсальных клетей с учетом температурных и остаточных напряжений
5.1. Общая постановка задачи
5.2. Теория расчета нестационарных температурных полей и термоупругих напряжений в валках методом конечных элементов в объемной постановке
5.3. Теплофизические параметры материала валков
5.4. Выбор системы коэффициентов для решения задачи о тепловой нагруженное™ валков
5.5. Результаты расчета тепловых полей и температурных напряжений, возникающих в валках в условиях их циклического температурного нагружения при прокатке
5.5.1. Расчет тепловых полей
5.5.2. Расчет температурных напряжений
5.6. Суммарное поле напряжений в валках
5.6.1. Суммарное поле напряжений в горизонтальном валке от усилия прокатки и циклического температурного воздействия с учетом остаточных напряжений
5.6.2. Суммарное поле напряжений в вертикальном валке от усилия прокатки и температурных напряжений
Выводы
Глава 6. Теоретическое исследование напряженного состояния при изготовлении многослойных валков универсальной клети
6.1. Постановка задачи
6.2. Методика решения нестационарной задачи теплопроводности, термоупругости и упругости методом конечных элементов
6.2.1. Теория решения нестационарной задачи теплопроводности
и термоупругости методом конечных элементов в объемной постановке
6.2.2. Теория решения краевых задач теории упругости методом конечных элементов в объемной постановке
6.2.3. Конструктивные параметры и технология изготовления двухслойного бандажа
6.3. Расчет температурного поля и напряженно-деформированного состояния двухслойного бандажа
6.3.1. Методика расчета температурного поля и термонапряженно-деформированного состояния двухслойного бандажа
6.3.2. Методика расчета усадки, величины обратного натяга и напряжений
6.3.3. Система допущений и теплотехнические и механические характеристики материалов бандажа
6.3.4. Расчетная модель и граничные условия решения задачи
6.4. Результаты расчета температурного поля, усадки и напряжений двухслойного бандажа
6.4.1. Температурное поле двухслойного бандажа и термические напряжения
6.4.2. Усадка слоев двухслойного бандажа и расчет обратного натяга
6.4.3. Напряженное состояние двухслойного бандажа
Выводы:

с некоторыми краевыми условиями, заменяется вариационной задачей, заключающейся в минимизации функционала в заданной области при заданной системе условий взаимодействия с внешней средой.
При решении задачи процедура минимизации функционала неизменна и выполняется в следующей последовательности.
1. Область, в которой находят решение задачи, разбивается на конечные элементы, соединенные один с другим в конечном числе узловых точек. Конечные элементы должны аппроксимировать область непрерывным образом. Совокупность конечных элементов называется конечно-элементной моделью области (детали). Если исследуемая область имеет плоскости симметрии, то для расчета принимают часть области для уменьшения числа конечных элементов. По поверхностям отсеченных частей при этом задаются соответствующие условия симметрии.
2. Значение искомой функции (перемещения) в узлах конечно-элементной модели составляет основную систему неизвестных. Выбор такой системы неизвестных означает замену бесконечного числа степеней свободы системы конечным числом, равным числу узлов, умноженному на число степеней свободы одного узла.
3. Выбирают вид координатной функции, однозначно определяющей поле перемещений. Вид координатной функции зависит от типа конечных элементов, которые различаются по числу узлов, форме и размерности пространства. Совокупность координатных функций всех конечных элементов кусочно-непрерывным образом аппроксимирует поле перемещений в заданной области. Чем меньше размеры элементов и чем выше порядок координатной функции, тем точнее аппроксимация искомой функции (перемещений).
4. Координатную функцию подставляют в выражение функционала и находят условия его минимума. При этом, так как область представлена непрерывным образом системой конечных элементов, функционал можно получить суммированием функционалов, вычисленном в каждом элементе.