Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах

Аксенов, Сергей Алексеевич

Системы автоматизации проектирования (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах

кандидата технических наук: Аксенов, Сергей Алексеевич
город: Москва
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.13.12

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах»

Автореферат диссертации по теме "Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах"

На правах рукописи

АКСЕНОВ Сергей Алексеевич

Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах

Специальность 05.13.12 Системы автоматизации проектирования (механика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 «ЮН 2010

Москва-2010

004604422

Работа выполнена на кафедре Математического моделирования Московского государственного института электроники и математики (Технический университет) и кафедре обработки материалов давлением Технического университета г. Острава Чешской республики «VSB-TU Ostrava».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор E.H. Чумаченко

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н.И. Борисов

кандидат технических наук, доцент В.А. Вестяк

Ведущая организация:

Липецкий государственный технический университет

Защита состоится «22» июня 2010 г. в «16» часов на заседании Диссертационного совета Д 212.133.03 в Московском государственном институте электроники и математики (технический университет) по адресу: 109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (технический университет).

Автореферат разослан: «¿/ » /УУ^ р 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., доцент

Леохин Ю.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации определяется возрастающей потребностью применения быстрых и функциональных средств моделирования при проектировании и анализе процессов прокатки.

Точная информация о характере деформации материала в процессе прокатки необходима при разработке и оптимизации калибровочных планов. Однако в виду сложности факторов влияющих на процесс прокатки; калибровка валков традиционно развивалась как эмпирическая, интуитивная технология, базирующаяся на методе проб и ошибок. Несмотря на то, что калибровочные схемы для традиционного ассортимента прокатных станов ,и материалов уже разработаны и многократно апробированы, периодически возникает необходимость их переналадки и оптимизации. Стремление увеличить скорость производства, качество и ассортимент прокатной продукции, появление новых материалов и новых технологий, таких рак, например термомеханическая прокатка, приводит к необходимости разрабатывать новый калибровочные планы и корректировать существующие.

С развитием компьютерных технологий постоянно появляются и усовершенствуются новые способы моделирования и методы анализа поведения материала при прокатке в калибрах. Трехмерные КЭ модели непрерывно усовершенствуются. В настоящее время во многих коммерческих САПР (CAE), таких как FORGE, QFORM, MARC, DEFORM и т.п., имеется возможность моделирования прокатки в калибрах. С другой стороны; несмотря на постоянное совершенствование вычислительной техники, моделирование таких процессов, как прокатка в калибрах является весьма громоздкой задачей, для решения которой требуются многие часы машинного времени.

Попытки экономии машинного времени при моделировании процессов прокатки привели к появлению новых методов на основе обобщенно-плосйой постановки задачи формоизменения в поперечном сечении очага деформации (методика «2.5D»), Использование этой методики позволяет оперативно строить прогнозы параметров формоизменения и распределения термомеханических характеристик в материале в процессе прокатки.

Внедрение разработанных на основе методики «2.5D» программных продуктов на металлургических комбинатах позволит избежать трудоемких и дорогостоящих промышленных экспериментов, значительно сократить время разработки и анализа проектных решений, разрабатывать принципиально новые и совершенствовать существующие технологии прокатного производства и в конечном итоге повысить конкурентоспособность предприятий металлургического комплекса.

Проблема разработки и реализации быстрых алгоритмов расчета параметров течения металла и развития микроструктуры при прокатке в калибрах актуальна и вызывает широкий научный интерес. Работы в этом

направлении ведутся учеными Японии (Mori, Osakada ). США (Kim и др. ), Китая (Hsiang, Lin), Ирана (Kazeminezhad, Karimi Taheri), Швеции (Perâ, Villanueva), Польши (Glowacki) и других стран.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и реализация алгоритмов расчета параметров формоизменения и развития микроструктуры материала при прокатке в калибрах на основе гипотез и теоретических положений методики «2.5D».

Задачи исследования:

-Обзор и обобщение моделей и методик моделирования процессов прокатки на основе методики «2.5D», разработка алгоритмов реализации данных методик.

- Обобщение методик моделирования эволюции микроструктуры материала при прокатке, разработка алгоритмов, реализующих данные методики.

- Разработка новой версии программы SPLEN-Rolling, которая позволит рассчитывать характеристики напряженно-деформированного состояния материала, строить прогнозы формоизменения, оценивать локальное температурное и микроструктурное состояние материала при его деформировании в процессе прокатки.

-Проектирование, реализация и анализ экспериментов для изменения среднего размера зерна и степени статической рекристаллизации X в зависимости от условий деформации.

-Реализация экспериментальной апробации разработанной программы, оценка преимуществ и недостатков применяемой методики моделирования, оценка возможности практического применения разработанной программы при проектировании конкретных технологических процессов прокатного производства.

Методы исследования. При разработке и реализации алгоритмов математического моделирования течения металла и развития микроструктуры при прокатке в калибрах использованы методы построения систем автоматизированного проектирования, теории пластичности, теории деформации и напряжений, прикладной механики, материаловедения, вычислительной математики и конечно-элементарного анализа.

Научная новизна работы состоит в предложении методик расчета напряженно-деформированного состояния полосы при прокатке, моделирования и исследования термомеханических и микроструктурных свойств материала при горячей деформации.

- Предложена методика автоматического вычисления начальной скорости полосы и нейтрального сечения.

- Включена процедура расчета температуры и микроструктурных параметров материала в процессе прокатки и в паузах между переходами.

-Предложена методика расчета формы контактной поверхности валка при моделировании процесса прокатки в поперечных сечениях очага деформации.

- Предложена и апробирована методика изучения кинетики рекристаллизации металла на основе анализа результатов пластометрических экспериментов.

Практическая ценность работы. Разработанная компьютерная система моделирования процессов прокатки в калибрах используется в учебном процессе при подготовке специалистов по прикладной математике.

В ходе исследований получены модели сопротивления горячей деформации для выбранных типов сталей, которые могут быть использовании при конечноэлементном моделировании процессов обработки металлов давлением.

Проведена экспериментально-промышленная апробация разработанных методик и алгоритмов при проектировании технологических процессов прокатки в калибрах.

Разработанная компьютерная система применена при проектировании ряда технологических процессов на металлургических комбинатах России и Чехии, в том числе на Магнитогорском металлургическом комбинате (подтверждено актом об опытно-промышленном использовании в калибровочном бюро Магнитогорского металлургического комбината вычислительной системы SPLEN(Rolling) от 10.11.2005).

Результаты работы использованы при выполнении государственного контракта № П-255 на выполнение поисковых научно-исследовательских работ для государственных нужд в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 -2013 годы.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на 19 Международных и 4 Российских конференциях, в том числе на: научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (Москва 2003, 2004,2005 гг.), международной студенческой школе-семинаре «Новые информационные технологии» (Судак 2005 г.), международной научно-технической конференции «Авиакосмические технологии» (Воронеж 2003, 2004, 2005, 2006, 2009 гг.), финале всероссийского конкурса на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам (Москва 2005 г.), международной конференции "COSIM" (Krynica (Польша) 2006 г.), научно-технической конференции аспирантов vSB-TOU "Den intemich doktorandu FMMI" (Ostrava (Чехия) 2006, 2007 гг.), международной конференции "KomPlasTech" (Zakopane (Польша)

2007r., Korbelow (Польша) 2008 г.), международной конференции "Metal" (Hradec nad Moravici (Чехия) 2007, 2008 гг.), международной конференции "Forming" (Podbanske (Словакия) 2007 г., Brno (Чехия) 2008 г., Zakopane (Польша) 2009 г.), международной конференции "ISDM" (Freiberg (Германия) 2008 г., Ostrava (Чехия) 2009 г.), международной конференции "JuniorEuromat" (Lausanne (Швейцария) 2008 г.).

Доклады неоднократно отмечались как лучшая студенческая или аспирантская научная работа, представленная на конференции.

Публикации. Содержание диссертации отражено в 51 опубликованной работе, в числе которых: 4 публикации в рекомендованных ВАК журналах, 13 публикаций в реферируемых зарубежных журналах и 1 глава в книге.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения изложенных на 104 листах машинописного текста, списка литературы из 88 наименований печатных работ и двух приложений. Общий объем работы составляет 113 страниц.

Диссертация выполнена при научной консультации д.т.н., профессора Клибера И., к.т.н. Фабика Р. (Технический университет г. Острава Чешской республики «V§B-TU Ostrava») и к.т.н. доцента Логашиной И.В. (Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, формулируется цель, научная новизна, практическая ценность исследований и разработок, формируются основные цели работы, ставятся задачи, которые должны быть выполнены в ходе диссертации.

В главе 1 «Методика расчета термомеханических характеристик при прокатке в калибрах» проведен анализ современного состояния проблемы создания «быстрых» методик математического моделирования технологических процессов прокатки в калибрах, сформулированы использованные методики и алгоритмы моделирования течения металла при прокатке в калибрах.

Задача формоизменения ставится и решается в скоростях перемещения. Это значит, что в каждой точке (x,y,z) исследуемого тела в любой момент времени t должна быть найдена функция v(x,y,z,t), представляющая собой скорость перемещения материала в данной точке. В каждой точке границы рассматриваемого тела Г заданы граничные условия одного из трех типов:

I. SII^P„,SII=S¡-Lni ~ стц • Ln -ё, наГ„;

II. v=p,v=vre, на Г„; (1)

III. P„=Sa-L^=crl,-L%-e/,v=vß-eil на Гш\

причем а,ре{1,2}&а + /? = 3; I, - компоненты нормали к поверхности в рассматриваемой точке; ё, - единичные векторы декартовой системы координат; V, - компоненты скорости перемещения; <гв - компоненты тензора напряжения; Р„ - вектор распределенных поверхностных сил, действующих на участок граничной поверхности Г„; - вектор скоростей перемещений, заданный на участке граничной поверхности Га. Предполагается, что Г = Г„ + Г„ + .

Среда предполагается сжимаемой, что позволяет использовать при конечноэлементном решении простые и удобные треугольные элементы. Соотношение между напряжениями и скоростями деформации запишется в этом случае следующим образом:

Л. (2)

где

<=> = ¿„+¿^+¿33, (3)

а - накопленное гидростатическое давление:

а = К ■ \Qdt-, (5)

Е'' =2

- компоненты тензора скорости деформации:

(6)

, сЬс, йс.

Изменения скорости перемещения среды считаются достаточно малыми, чтобы пренебречь динамическими эффектами. Весь временной интервал, в котором решается задача, разбивается на подинтервалы Д/, внутри которых считается, что изменение скорости перемещений не происходит.

Для решения поставленной задачи формоизменения используется метод конечных элементов (МКЭ), основная идея которого состоит в том, что непрерывную искомую функцию заменяют конечным числом ее значений, определенных в узлах сетки. Для этого рассматриваемая область разбивается на некоторое число достаточно малых элементов, которые соединены в конечном числе узлов, расположенных на их границе. Скорости перемещения аппроксимируются линейной функцией, определяющей скорости перемещения внутри элемента через скорости перемещения его узлов.

Для получения системы разрешающих уравнений относительно узловых скоростей перемещений используется принцип минимума полной энергии (принцип возможных изменений деформированного состояния).

Реализация в полном объеме вычислений по поиску трехмерного напряженно-деформированного состояния ведет к огромному объёму

вычислительных операций, а, следовательно, требует много времени, даже при нынешнем высоком уровне развития вычислительной техники. С целью , повышения скорости расчета, предлагается использовать идеи

полуаналитического метода конечных элементов.

Пусть начало системы координат с поперечной х, вертикальной у и продольной г осями находится в центре сечения полосы на её выходе из валков (рис. 1а).

Используемая методика построения , модели напряженно-

деформированного , состояния опирается на

следующую гипотезу. Для любого поперечного сечения очага

деформации Дг (рис. 1), имеющего малую

толщину сЬ, значение ег, характеризующее скорость деформации в направлении прокатки, постоянно: гг|г_г = с. и каждом конкретном сечении Дг компоненты скорости перемещения имеют следующий вид:

чу=уу(х,у)\ ге[г,г + 4а]. (7)

Таким образом, пространственное поле скоростей перемещения в очаге деформации разделяется в сечении Аг на две составляющие. Распределение ' скоростей в поперечных сечениях очага деформации определяется при

решении обобщенной задачи с помощью метода конечных элементов. Компонента скорости V, в направлении прокатки определяется при 1 минимизации функционала составленного на основании уравнения

равновесия сечения Аг.

Рассмотрим силы и напряжения, действующие на элемент, выделенный сечениями г и г + с]г, изображенный на рис. 1Ь. Составим уравнение равновесия сил, действующих на элемент Аг в проекции на ось 0 г .

Фг = ¡(¿<7, )сЬс(1у + \(а„, + тг)<1у = 0, (8)

5 Г

где ст„, г - нормальное и касательное напряжения, соответственно, 1 действующие на элемент боковой поверхности; <ую ,тг - соответствующие

проекции этих напряжений на ось Ог; с!ог - изменение напряжения в направлении прокатки, в элементе, выделенном сечениями г и г + &; 5 - поперечное сечение полосы прокатываемого металла. Г - контактная поверхность элемента Аг.

Для построения пространственной модели .напряженно-деформированного состояния, очаг деформации делится поперечными

(

Рис. 1. Схема очага деформации при продольной прокатке (а) и напряжения, действующие на элемент малой толщины (Ь)

сечениями на т частей толщиной Ах =—, где - длина очага деформации.

Расчет формоизменения полосы при переходе от сечения г, к сечению осуществляется на основе решения обобщенной плоской задачи. При этом скорость деформации в направлении прокатки ё, считается на интервале (г,,гм) постоянной. После решения обобщенной плоской задачи можем перейти к вычислению функционала (8). Введем следующие обозначения: О, = Д, = /(<т„+г ,)<*Г. (9)

5, Г,

где - площадь сечения /, Г, - площадь фрагмента контактной поверхности прокатываемого материала ограниченного сечениями / и /' +1. О, - сила действующая на сечение / в направлении прокатки. Л, - проекция на ось прокатки равнодействующей сил приложенных к контактной поверхности Г,.

Функционал (8) для участка полосы ограниченного сечениями г, и г(+| в новых обозначениях запишется как:

Фг=П(-Пм+Л,=0. (10)

Значение функционал на конкретном шаге / для задвнного

значения ё''1 может быть вычислено после решения обобщенной плоской задачи.

Принципиальная схема алгоритма оптимизации

функционала

проиллюстрирована на рис. 2.

Другой способ вычисления скорости деформации в направлении прокатки,

предложенный в диссертации позволяющий избежать

итерационной процедуры. Неизвестный параметр ё, предлагается добавить в столбец неизвестных при формировании системы уравнений. Добавление новой неизвестной в систему разрешающих уравнений

увеличивает её размерность на 1. При этом матрица жесткости остается симметричной, однако с добавлением новых столбца и строки теряет ленточную форму, поэтому при реализации данного метода на компьютере, строку матрицы жесткости, отвечающую ёг целесообразно хранить в отдельном массиве.

Скорость входа полосы в очаг деформации предлагается находить из условия равновесия очага деформации:

Рис. 2. Алгоритм оптимизации функционала

(11)

l-l >

где F0 и F, - силы переднего и заднего натяжения. При этом, F, является выходным параметром. Его значение, для заданных скорости входа полосы в очаг деформации v™ и переднего натяжения F0, рассчитывается в процессе моделирования.

Таким образом, как минимум, два параметра из F0, v'01 и F,, должны быть известны перед началом расчета. При этом, в случае, если неизвестен один из параметров или v™, его расчет осуществляется с помощью итерационной процедуры до выполнения условия (11).

Например, в случае прокатки без натяжений F<¡, и F] равны нолю, значит необходимо подобрать такую скорость v'01, чтобы Qm=Ft=±S, где 8 -заданная точность. Таким образом, алгоритм поиска v^0' является одним из вариантов метода «стрельбы», его схема проиллюстрирована на рис. 3.

Поскольку абсолютное значение Q(z) убывает на входе в очаг деформации и начинает расти после перехода нейтрального сечения, его значение на выходе из очага деформации

обусловлено скоростью входа полосы в валки v¡0]. При увеличении скорости, нейтральное сечение

смещается влево,

следовательно, значение От увеличивается, при уменьшении начальной скорости, уменьшается соответственно значение Пт.

В работе рассмотрены

Рис. 3. Алгоритм расчета скорости входа полосы в очаг деформации V'0'

соотношения, описывающие искривление сечения калибра при удалении плоскости сечения от оси валков и проанализированы возможные ошибки при кусочно-линейной аппроксимации калибров в таких сечениях.

Форма профиля поперечного сечения валка зависит от удаленности этого сечения от оси валка. Изменение формы контактной поверхности, вызванное перемещением сечения вдоль оси г необходимо учитывать при решении задачи прокатки. На рис. 4 показан пример изменения профиля ромбического калибра в поперечном сечении в зависимости от положения этого сечения, изначально линейная стенка калибра искривляется при удалении сечения от оси валков.

При кусочно-линейной аппроксимации контура калибра в плоском сечении, отстоящем от оси валка, могут появляться

дополнительные неточности аппроксимации поверхности калибра. В работе приводится

подробный анализ таких неточностей и оценка их максимальных значений.

Пусть профиль валка в сечении г0 = 0 задан кусочно-линейной функцией с опорными точками (хк,у°к), тогда в сечении находящемся на расстоянии г от оси валка, ординаты опорных точек следует рассчитывать по формуле:

02)

где Я, - идеальный радиус валка (расстояние между осью валка и началом координат). В работе получены формулы для расчета значения максимальной погрешности, вызванной искривлением линейных участков сечения калибра при удалении этого сечения от оси валка:

= - {13)

о гож

Рис. 4. Изменение формы сечения калибра в зависимости от его расстояния до оси валка

Х1 =-

Л - Л-1

-у1-

У1~У1-

у1х}-

(14)

Полученные в работе данные об исследуемых погрешностях позволяют заключить, что величина ошибки нелинейно возрастает с удалением сечения от оси прокатки и зависит от угла наклона линейного участка. При этом максимальные погрешности возникают при угле наклона 45°. В главе 2 «Моделирование развития микроструктуры» сформулированы использованные методики и алгоритмы моделирования развития микроструктуры и механических свойств металла при прокатке в калибрах.

На основе обзора современных зарубежных и отечественных научных источников сформулированы соотношения для моделирования механических свойств и развития микроструктуры металла при горячей прокатке.

Одной из основных характеристик описывающих кинетику рекристаллизации является параметр X, представляющий собой отношение объема рекристаллизованной структуры к начальному объему. В работе приведены модели и соотношения, позволяющие описать поведение параметра X и размера аустенитного зерна при статической, динамической и метадинамической рекристаллизации, а также зависимости напряжения от деформации, скорости деформации и температуры, учитывающие динамическую рекристаллизацию.

Термомеханические условия деформации материала, полученные с помощью конечноэлементного моделирования, используются в качестве исходных данных для модели микроструктуры. В свою очередь микроструктурные изменения в парах между переходами влияют на механические свойства материала, а, следовательно, на его формоизменение в последующих переходах.

На рис. 5 изображена блок-схема взаимодействия микроструктурной и конечноэлементной моделей.

Рис. 5. Блок-схема взаимодействия микроструктурной и конечноэлементной моделей

В главе 3 «Исследование механических свойств и параметров рекристаллизации стали на основе результатов механических экспериментов» Проведен анализ механических и микроструктурных свойств выбранных типов сталей, разработаны и апробированы методики

построения математических моделей свойств с помощью пластометрических экспериментов типа РБСТ.

В исследовании были использованы два типа стали: нержавеющая сталь А181304 стандартной химической композиции и микролегированная сталь, химический состав которой приведен в табл. 1.

Табл. 1.

Химический состав исследуемой микролегированной стали

С,J Мп Si Pr'i. s Си Ni : т, Al Ak Ca Ti V , Вгй: Nb N2.

0.063 1.590 0.263 0.011 0.004 0.040 0.025 0.040 0.025 0.021 0.002 0.013 0.041 0.001 0.066 0.0037

Для определения механических свойств исследуемых сталей были проведены PSCT (Plane Strain Compression Test) эксперименты в диапазоне температур 800-1100 °С и скоростей деформации 0.01 - 10s"' для AISI304 и 0.1 -100 s" для микролегированной стали.

Образцы нагревались до 1200 °С и выдерживались минуту при этой температуре, после чего производилось охлаждение до температуры деформации, деформирование и охлаждение в воде.

Эксперименты производились на образцах размеров 10x15x20 мм, ширина инструмента составляла 5 мм. Для уменьшения трения, между инструментом и образцом использовалась угольная смазка. Во избежание контакта углероды с материалом, со стороны образца помещалась танталовая подложка.

Анализ результатов проводился в два этапа. Сначала, данные о зависимости напряжения от деформации, скорости деформации и температуры, полученные пластометром аппроксимировались уравнениями , приведенными в главе 2.2. Результаты этой аппроксимации для микролегированной стали приведены на рис. 6 и 7.

0J 0.1 0.1 1

Деформация [•)

Рис. б. Сравнение измеренных и рассчитанных кривых зависимости напряжения от деформации при скорости деформации 5 сек

Рис. 7. Сравнение измеренных и рассчитанных кривых зависимости напряжения от деформации при температуре 1000 "С

На втором этапе производилась коррекция полученной математической модели механических свойств. Коррекция необходима в силу того, что

используемые управляющей системой пластометра уравнения для расчета напряжения и деформации не учитывают такие существенные аспекты эксперимента, как неравномерность распределения условий деформации в образце, уширения зоны деформации, изменения температуры образца в процессе деформации и т.д.

Суть процедуры коррекции заключается в подборе таких значений констант в уравнениях, описывающих механические свойства материала, при которых среднеквадратичное отклонение измеренных при эксперименте значений силы от полученных при конечноэлементном моделировании минимально. Процедура поиска констант была построена на основе метода покоординатного спуска.

Поскольку конечноэлементное моделирование в процедуре обратного поиска производится многократно для каждого эксперимента, очень важно использовать быстродействующие конечноэлементные модели. Пространственное решение прямой задачи в процедуре обратного поиска приводит к огромным временным затратам, поэтому при моделировании решалась плоская задача с использованием коррекций для увеличения точности. Геометрия образца и штампов, а также исходное конечноэлементное разбиение образца представлены на рис. 8.

0.05 0.1 0И5 0,2 0,25

Время (сек]

Рис. 8. Конечноэлементная аппроксимация Рис. 9. Изменение температуры образца образца и начальная конфигурация задачи микролегированной стали в процессе

деформирования при номинальной температуре 800 °С и скор, деформации 5 сек

При конечноэлементном решении, распределение температуры в объеме образца считалось постоянным. При этом постоянная в объеме образца температура изменялась во времени в соответствии со значениями, измеренными при тесте. Измеренные значения температуры аппроксимировались полиномом 6-ой степени, который задавался в программу конечноэлементного моделирования. На рис. 9 представлены графики зависимости измеренной температуры от времени деформации образцов микролегированной стали и её полиномиальной аппроксимации.

Значение коэффициента трения, было принято равным 0.15. Проведенные в ходе специального численного эксперимента, результаты которого представлены на рис. 10, оценки показывают, что поскольку

номинальная деформация в проводимых нами экспериментах не превышала 1 в случае А181 304 и 1.4 в случае микролегированной стали, возможные ошибки, вызванные неверным определением коэффициента трения, лежат в пределах точности моделирования. Полученные при моделировании зависимости силы действующей на штамп от времени деформирования представлены на рис. 11.

£■20000 г

<515000

Время [сек]

Рис. 10. Зависимость силы, действующей на штамп, от времени деформирования при значениях коэффициента трения /¡=0.0, 0.1,

■ Иамараиньм зкячвжм

.......МКЭ до коррекции

-МКЭ посла коррекции

0.10 0.11 Вромй [сек]

сл>

0,26

Рис. 11. Зависимость сипы, действующей на штамп, от времени деформирования (температура 800 °С, скорость деформации 5 сек , микролегированная сталь)

Кривая, обозначенная на рис. 11 как «МКЭ до коррекции», была рассчитаны с использованием для описания свойств материала исходной модели. Среднее отклонения рассчитанных значений силы от измеренных составили: 3491 N (для стали АШ304) и 3482 N (для микролегированной стали). После корректировки коэффициентов уравнений, описывающих свойства материалов, среднее отклонение удалось снизить до значений 751 N для стали А1Б1304 и 1186 N для микролегированной стали. Корректировка производилась методом обратного поиска. Кривая, рассчитанная по скорректированным свойствам, обозначена на рисунке как «МКЭ после коррекции».

Найденные с помощью обратного анализа уравнения, описывающие механические свойства исследуемых материалов, приведены в диссертации. Полученные зависимости являются аппроксимациями механических свойств выбранных типов сталей, которые могут быть использованы при математическом моделировании технологических процессов обработки металлов давлением с помощью метода конечных элементов.

Следующим этапом работы было построение модели кинетики рекристаллизации материала при горячей деформации. Предложен метод анализа результатов экспериментов типа РБСТ, позволяющий существенно уменьшить число дорогостоящих пластометрических экспериментов при изучении кинетики рекристаллизации. С помощью предложенного метода удалось построить модель кинетики статической рекристаллизации стали АШ 304 при температуре 1000 °С на основании пяти экспериментов.

Перед деформацией образцы были нагреты до температуры отжига 1130 °С потом охлаждены на 1000 °С и деформированы на 0.45%, после чего

производился отжиг в печи в течение различных промежутков времени и охлаждение водой. Время постдеформационного отжига составляло 0.6, 2, 5, 10 и 100 секунд.

Для анализа влияния условий деформации на развитие микроструктуры было проведено математическое моделирование процесса с помощью метода конечных элементов. Моделирование проводилось в центральном сечении образца в условиях плоской деформации. Сопоставление результатов моделирования с результатами металлографического анализа образцов после деформации (см. рис. 12) позволило построить экспериментальные зависимости среднего размера зерна от степени деформации и времени отжига.

Полученные зависимости были аппроксимированы теоретическими функциями, построенными на основе соотношений, приведенных в главе 2.1. Для расчета значений, целевая функция, составленная из квадратичных отклонений рассчитанных значений среднего диаметра зерна от измеренных, оптимизировалась методом покоординатного спуска. Среднее квадратичное отклонение для найденных параметров составило 2.14 цт. Результаты

Рис. 12. Сопоставление микроструктуры образца с полем интенсивности деформации

В главе 4 «Экспериментальная

апробация_разработанной

модели течения материала при прокатке» приведены примеры использования разработанных программ и алгоритмов.

Использование результатов расчетов, поученных с помощью разработанной программы

SPLEN(Rolling), на заводе «Серп и молот» позволило на этапе проектирования внести в калибровку изменения для получения наиболее качественного профиля.

Приводится сравнение результатов вычислений методом 2.5 D с трехмерной МКЭ моделью реализованной в программе FORGE, на примере прокатки круглой балки.

Анализ 3D модели позволил получить данные о характере деформации поперечных сечений материала при прокатке, Из результатов моделирования следует, что изначально плоское сечение, после прокатки изгибается, причем максимальное искажение происходит в вертикальной плоскости, искажения горизонтальной плоскости незначительны. Глубина изгиба сечения не превышает 5% его высоты, что дает основания предполагать, что использование гипотезы плоских сечений при моделировании процесса не приведет к значительным ошибкам.

При сравнении оценивались распределения интенсивности деформации по сечению полосы, изменение продольной скорости и ширины полосы в очаге деформации. Приведенные результаты говорят о целесообразности использования методики «2.5D» при решении задач прокатки в калибрах. Прогнозы формоизменения материала, построенные с применением данной методики, адекватны и хорошо согласуются с результатами 3D моделирования, при этом скорость решения задач с использованием методики «2.5D» в сотни раз превосходит скорость расчета трехмерных моделей.

В рамках работы над диссертацией, на металлургическом комбинате «Tfinecke zelezamy» (Чехия), был проведен специальный промышленный эксперимент для оценки характера течения металла при прокатке.

Процесс прокатки круглой балки диаметром 120 мм из сляба квадратного сечения со стороной 150 мм был остановлен, после чего полоса была разрезана и извлечена из валков. Фрагменты полосы, которые в момент остановки стана находились в калибрах, были впоследствии тщательно измерены и проанализированы. Результаты измерений сравнивались с прогнозами, построенными в разработанной программе (Рис. 14).

Измеренные и рассчитанные с помощью методики «2.5D» в программе SPLEN(Rolling) значения площади сечения в разных частях очага

Рис. 13. Зависимость среднего диаметра зерна от времени постдеформационной паузы

деформации хорошо согласуются. Максимальные отклонения, которые проявляются в начале второго и в конце третьего переходов, не превышают 300 мм2 (1.5-2%).

С помощью разработанной модели удзлоеь довольно точно описать поведение материала при прокатке в промышленных условиях и при правильной постановке задачи с учетом специфики применяемых алгоритмов она может успешно применяться при решении широкого круга технологических задач.

Рис. 14. Конечноэлементная модель геометрического очага деформации (на шкале отмечены значения интенсивности деформации) и отсканированные точки поверхности

полосы

Разработанная программа была применена при проектировании новой калибровки черновых клетей прокатного стана КОТ комбината «Тппескё ¿е1егагпу». Проведен детальный анализ влияния некоторых параметров калибровки на локальные условия деформирования и дана качественная оценка влияния этих параметров на вероятность возникновения дефектов. В качестве основного критерия оценки вероятности возникновения дефектов была принята величина интенсивности деформации.

На рис. 15 показаны разложения интенсивности деформации по профилю заготовки в каждом из четырех переходов. Наибольшее значение локальной интенсивности деформации достигается в участках полосы, которые соответствуют углам первоначального слитка. При этом значение максимальной деформации в первом переходе значительно превосходит соответствующие значения для последующих переходов. Уменьшение вероятности возникновения поверхностных дефектов может быть достигнуто за счет уменьшения величины максимальной пластической деформации в первом переходе.

Рис. 15. Интенсивность деформации при прокатке по старой калибровке По итогам проведенных расчетов и оценок, специалистам комбината «Тппескё ¿екгагпу» были предложены три варианта изменения калибровки. Предложение опиралось на следующие критерии:

-Наименьшее максимальное, по всем четырем переходам, значение интенсивности деформации,

-Наименьшее максимальное значение интенсивности деформации в первом переходе,

- Минимальная техническая сложность внедрения новой калибровки.

На рис. 16 представлены графики максимальной

интенсивности деформации по переходам, при применении исходной калибровки и предлагаемых вариантов.

Представленные предложения по изменению калибровки для промышленной прокатки

круглой балки диаметром 120 мм из сляба квадратного сечения со стороной 150 мм были получены на основании более чем 80 расчетов, каждый из которых включал моделирование четырех переходов. Таким образом, применение для целей данного проекта программ по трехмерному моделированию течения материала при прокатке, даже при использовании высокоскоростной вычислительной техники, привело бы к огромным затратам времени. Использование разработанного в рамках диссертации программного обеспечения основанного на быстрых алгоритмах расчета напряженно-деформированного состояния при прокатке позволило оперативно решить поставленную задачу.

Другое исследование, в рамках которого была применена разработанная программа было направлено на изучение поведения поверхностных дефектов материала в процессе прокатки круглых балок диаметром 20 мм из слябов квадратного сечения со стороной 150 мм. По технологическим причинам, исходные слябы требуют предварительной шлифовки. При этом открываются пустоты, возникающие в материале на этапе отливки, которые, при отжиге отшлифованного сляба в печи, зарастают оксидами. Таким образом, образуются продолговатые дефекты, выходящие на поверхность профиля, которые сохраняются в материале на протяжении всего процесса прокатки и неблагоприятно отражаются на качестве конечного продукта.

Рассматриваемый процесс состоит из 18 переходов, поэтому использование 3D моделирования при его изучении громоздко и нерационально по времени. Разумным решением в данной ситуации является применение быстрых алгоритмов расчета параметров формоизменения металла при прокатке, разработанных в ходе диссертации.

Оценка поведения потенциальных дефектов проводилась на основе анализа встроенной в исходное сечение прямоугольной сетки. В работе

0.9

1 0.»

1 0.7

ч 0,6

| 0.5

р 0.4

! 0,3

0.2

Í 0,1

-О- Исходим KAIVCpOBkl

Новея кяпчбровка (нириянт 1) Нои* калябровиа (мнрмант 2) Новая катбровка (ванрмант 3)

V2 НЗ

Номер перехода

Рис. 16. Максимальная интенсивность деформации в разных переходах при прокатке по исходной и модифицированным калибровкам

предполагается, что поведение дефекта полностью определено характеристиками деформации среды в месте его нахождения.

Изменение формы профиля поперечного сечения и встроенной сетки во всех 18 калибрах приведено на рис.17. По виду искажения сетки можно заключить, что глубина и форма поверхностного дефекта на готовом продукте сильно варьируется и зависит от его начального местоположения. Дефект, который находился на верхней или нижней грани слитка и имел глубину 10 мм, может после прокатки иметь глубину от 1.1 до 1.9 мм. Финальная глубина такого же дефекта, находящегося перед прокаткой на боковой грани слитка может составлять от 1,2 до 1.7 мм.

Г**1 ЩЩ ;

ваШ ЩгЙЙ !

дащ ШшА

20шт —-

Ш-

ШЩМЩт Щ •

ЦЩрШШЕ!

Й®

ЗрРр

шр

ЙйШ ® й

ш ж м ш ш ш У

Рис. 17. Калибровка валков и рассчитанная форма поперечного сечения полосы

Полученные результаты могут служить вспомогательной информацией при решении проблем связанных с оценкой влияния дефектов в исходном слябе на качество конечной продукции. Преимущества использования разработанной методики построения конечноэлементной модели процесса прокатки для решения затронутого класса задач по сравнению с трехмерным моделированием очевидны. В таких задачах, как и в ряде других промышленных задач связанных с компьютерным моделированием большого количества технологических операций, скорость применяемых алгоритмов является ключевым фактором.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты работы и перспективы развития разработанного программного обеспечения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В ходе работы над диссертацией разработана компьютерная система имитационного моделирования технологических процессов прокатки в калибрах на базе методики «2,5П». Возможности системы включают:

- автоматическое вычисление начальной скорости полосы и нейтрального сечения,

- расчет температуры и микроструктурных параметров материала в процессе прокатки и в паузах между переходами,

- расчет формы контактной поверхности валка при моделировании процесса прокатки в поперечных сечениях очага деформации.

Предложена и апробирована методика построения математической модели механических свойств материала при горячей деформации на основе анализа результатов пластометрических экспериментов типа PSCT.

Предложена и апробирована методика изучения кинетики рекристаллизации металла на основе анализа результатов пластометрических экспериментов типа PSCT.

В ходе исследований получены модели сопротивления горячей деформации и кинетики рекристаллизации выбранных типов сталей, которые могут быть использовании при конечноэлементном моделировании процессов обработки металлов давлением.

Разработанная компьютерная система моделирования процессов прокатки в калибрах используется в учебном процессе при подготовке специалистов по прикладной математике.

Проведена экспериментально-промышленная апробация разработанных методик, алгоритмов и программного обеспечения при проектировании технологических процессов прокатки в калибрах.

Разработанная компьютерная система применена при проектировании ряда технологических процессов на металлургических комбинатах России и Чехии. Результаты работы использованы при выполнении государственного контракта № П-255 на выполнение поисковых научно-исследовательских работ для государственных нужд в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 -2013 годы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В

РАБОТАХ:

1. Аксенов, С. А. Расчет поперечных деформаций в плоских сечениях при пространственной листовой формовке плоских изделий в осесимметричную матрицу [текст] / С. А. Аксенов // "Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных н лазерных технологий". Материалы МНТК,- Москва : НИИ "Автоэлектроника".- 2001,- С. 44. (ISBN 5-230-16340-2).

2. Аксенов, С. А. Расчет приближенных значений поперечных деформаций в сечениях пространственных и осесимметричных оболочек [текст] / С. А. Аксенов, Ю. Ю. Желанов // "Высокие технологии в машиностроении". Сборник материалов МНТК.- Самара.- 2002.-С. 235-236.

3. Аксенов, С. А. О формоизменении оболочек в условиях близких к сверхпластичности [текст] / С. А. Аксенов, Е. Н. Чумаченко // "Авиакосмические технологии". Труды 4 РНТК.- Воронеж : ВГТУ,- 2003,- С. 80-86.

4. Аксенов, С. А. Математическое моделирование физико-механических характеристик горячего формоизменения металлов и сплавов [текст] / С. А. Аксенов // "Математика, компьютер, образование". Тезисы X Международной конференции.- Вып. 10,- Москва.-2003.- С. 80.

5. Чумаченко, Е. Н. Сверхпластическая формовка титановых оболочек в широком диапазоне температур [текст] / Е. Н. Чумаченко, В. К. Портной, С. А. Аксенов, Д. С. Рылов // Наука производству.- 2003,- №12.- С. 2-6.

6. Аксенов, С. А. Влияние выбора аппроксимации механических свойств сплава ВТ6 на результаты моделирования его формоизменения в условиях сверхпластичности [текст] / С. А. Аксенов, Д. С. Рылов // "Авиакосмические технологии", труды 5 МНТК.- Ч. 2.-Воронеж.- 2004.- С. 235-239.

7. Чумаченко, Е. Н. Применение конечно-элементного анализа к процессу прокатки в калибрах [текст] / Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина, С. А. Аксенов // "Авиакосмические технологии", труды 5 МНТК.- Часть 1,- Воронеж.- 2004,- С. 17-23.

8. Аксенов, С. А. Моделирование механических свойств сплава ВТ6 для построения прогнозов его формоизменения в условиях сверхпластичности [текст] / С. А. Аксенов // "НТК студентов аспирантов и молодых специалистов МИЭМ". Тезисы конференции.-Москва: МИЭМ.- 2004,- С. 29-31.

9. Аксенов, С. А. Разработка компьютерной системы имитационного моделирования и оптимизации технологических процессов прокатки в калибрах [текст] / С. А. Аксенов Н «Всероссийский конкурс на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам (в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам». Тезисы Федеральной итоговой НТК,- Москва : МИЭМ,-2004,- С 59-63. (ISBN S-94506-096-8).

10. Чумаченко, Е. Н. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния полосы при прокатке в калибрах [текст] / Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина, С. А. Тулупов, С. А. Аксенов // Вестник МГТУ им. Г.И.Носова.- №4(8).- Магнитогорск,-2004.- С. 43-52.

11. Аксенов, С. А. Компьютерное моделирование технологических процессов прокатки в калибрах с помощью полуаналитического метода конечных элементов [текст] / С. А. Аксенов // "НТК студентов аспирантов и молодых специалистов МИЭМ". Тезисы конференции.- Москва : МИЭМ.- 2005.- С. 18-20.

12. Аксенов, С. А. Применение компьютерного моделирования для решения задач оптимизации технологических процессов прокатки в калибрах [текст] / С. А. Аксенов // «Новые информационные технологии». Тезисы докладов XIII Международной студенческой школы-семинара.- Москва : МИЭМ,- 2005.- С. 326-327. (ISBN 5-94506-107-7).

13. Аксенов, С. А. Математическая модель напряженно-деформированного состояния полосы при прокатке [текст] / С. А. Аксенов, И. В. Логашина И "Авиакосмические технологии". Труды шестой МНТК.- Часть 1,- Воронеж,- 2005,- С. 43-48.

14. Чумаченко, Е. Н. Имитационное моделирование прокатки в калибрах [текст] / Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина, С.А.Аксенов // Металлург.- № 8.- 2006.- С. 33-37. (ISSN 0026-0827)

15. Aksenov, S. А. Matematicke modeloväni nap5t'ovo-deforma6niho stavu profilu pfi välcoväni [текст] / S. A. Aksenov, E. N. Cumaienko // "Mezinärodni seminäf u pfileiitosti 45. v^roii zaloieni katedry tväfeni". Сборник тезисов.- Ostrava : VSB-TUO.- 2006.- С. 111-114. (ISBN 80-248-1100-6).

16. Gajdzica, T. Analyza matematickych vztahü popisu zävislosti deformace do piku [текст] / Т. Gajdzica, J.Kliber, S. A. Aksenov II "Mezinärodni seminäf u pfileiitosti 45. vyroii zaloiem katedry tvdfeni". Сборник тезисов,- Ostrava : VSB-TUO.- 2006,- C. 123-128.

(ISBN 80-248-1100-6).

17. Chumachenko, E. N. Simulation modeling of rolling in passes [текст] / E. N. Chumachenko, I. V. Logashina, S. A. Aksenov // Metallurgist.- Vol. 50,- Nos. 7-8.- 2006.-C. 413-418. (ISSN 0026-0894).

18. Aksenov, S. A. Computer modeling of bar-mil! product hot rolling in the oval-circie calibration system [текст] / S. A. Aksenov, T. Gajdzica, J. (Giber // "XI International Conference Computer Simulation in Mashine Design". Сборник тезисов.- Warszaw : Politechnika Warszawska.- 2006.- C. 391-394. (SBN 83-89703-12-2).

19. Аксенов, С. А. Компьютерное моделирование многопереходной прокатки сортовых профилей с применением методики 2,5D [текст] / С. А. Аксенов, И. Клибер, Е. Н. Чумаченко, // "Авиакосмические технологии". Труды 7-й МНТК,- Воронеж,- 2006.-С. 59-65.

20. Gajdzica, Т Matematicka analyza zavislosti nap£ti a deformace [текст] / Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. Kliber, M. Kotas II "FORMING 2006". Сборник тезисов,- Katovice : Politechnika Slaska.- 2007,- C. 27-33. (ISBN 83-910722-8-2).

21. Kuretovd, B. Matematicky popis kfivky napiti-deformacc na zdkladS experimentalnich vysledku z plastometru [текст] / В. Kuretova, S. A. Aksenov, J. Kliber // "FORMING 2006". Сборник тезисов,- Katovice : Politechnika Slaska.- 2007,- C. 107-113. (ISBN 83-910722-8-2).

22. Aksenov, S. A. Pouiiti metody 2,5D pri matematickem modelovim v&Icovani tvarovych vyvalku [текст] / S. A. Aksenov, T. Gajdzica, J. Kliber // Mechanika.- №318,- z. 88.- 2006.-C. 9-12. (ISSN-1429-6065).

23. Gajdzica, T. Metalografickd analyza termomechanicky valcovane mikrolegovane oceli [текст] / Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. Kliber, M. Kotas // Mechanika.- Nr 318.- z. 88.- 2006.-C. 46-50. (ISSN-1429-6065).

24. Чумаченко, E. H, Оценка пространственного формоизменения оболочек по их критическим сечениям [текст] / Е, Н. Чумаченко, И. В. Логашина, С, А. Аксенов, О. А. Бортник // Вестник машиностроения, №7,2006, С. 49-54.

25. Aksenov, S. A., Kliber, J., Chumachenko, Е. N. Comparison of 3D and 2.5D finite element simulation principles for rolling in grooves modeling [текст] / S. A. Aksenov, J. Kliber, E. N. Chumachenko // Computer methods in materials science.- Krakow : Akademia Gorniczo-Hutnicza.- Vol.7.- 2007,- C. 191-195. (ISSN 16441-8581).

26. Gajdzica, T. Die analyse der thermomechanischen bearbeitung des mikrolegierten stabstahls [текст] / Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. Kliber, M. Kotas // "14th International students day of metallurgy". Сборник тезисов,- TU Clausthal: Clausthal.- 2007,- C. 16-21.

27. Aksenov, S. A. Matematicka analyza stupnS zmikienf a deformaci do piku v pnlbShu Нгепйто vdlcovdni mikrolegovani oceli [Электронный ресурс] / S. A. Aksenov, T. Gajdzica, J. Kliber, M. Kotas // "16. Mezindrodni konference METAL 2007". Тезисы конференции,-TANGER spol. s. r. o.: Ostrava.- 2007.- CD-ROM. (ISBN 978-80-96840-33-8).

28. Fabik, R. Vliv podminek valcovani na Sireni potencialni trhliny [Электронный ресурс] / R. Fabik, S. A. Aksenov, R. Svider И "16. Mezinarodni konference METAL 2007". Тезисы конференции,- T ANGER spol. s. r. o.: Ostrava.- 2007,- CD-ROM. (ISBN 978-80-96840-33-8).

29. Gajdzica, T , Aksenov, S. A„ Kliber, J., Svider, R., Mamuzic, I. Vliv ohfevu zhlediska pftpravy materialu k valcovani vytypovanych znadek Cr-Mo oceli [Электронный ресурс] / Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. Kliber, R. Svider // "16. Mezinarodni konference METAL 2007". Тезисы конференции,- TANGER spol. s. r. o. : Ostrava.- 2007.- CD-ROM.

(ISBN 978-80-96840-33-8).

30. Kotas, M. Plastometrickd simulace termomechanickdho välcoväni oceli mikrolegovane vanadem [Электронный ресурс] / M. Kotas, Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. KJiber // "16. Mezinärodni konference METAL 2007". Тезисы конференции,- TANGER spol. s. г. о. : Ostrava.- 2007,- CD-ROM. (ISBN 978-80-96840-33-8).

31. Aksenov, S.A. Verification of friction model by different rolling conditions [текст] / S.A. Aksenov, R. Fabik, J.Kliber, T. Gajdzica // "14. Mezinärodni konference FORMING 2007". Тезисы конференции,- Bratislava : STU Bratislava.- 2007,- C. 7-11. (ISBN 978-80-227-2702-0).

32. Fabik, R. Impact of roiling conditions on propagation of a potential crack [Электронный ресурс] / R. Fabik, J. Kliber, S. A. Aksenov // "5th International Conf. On Phisical and Numerical Simulation of Materials Processing". Тезисы конференции.- Zhengzhou : Chinese Mechanical Engineering Society.- 2007,- F-85. CD-ROM.

33. Kliber, J. Simulation of controlled rolling of SBQ type microalloyed steel [Электронный ресурс] / J. Kliber, T. Gajdzica, S. A. Aksenov, R. Fabik, // "5th International Conf. On Phisical and Numerical Simulation of Materials Processing". Тезисы конференции.- Zhengzhou : Chinese Mechanical Engineering Society.- 2007,- F-120. CD-ROM.

34. Kliber, J. Computer simulation and analysis of SBQ rolling conditions [Электронный ресурс] / J. Kliber, S. A. Aksenov, R. Fabik, // "5th International Conf. On Phisical and Numerical Simulation of Materials Processing". Тезисы конференции.- Zhengzhou : Chinese Mechanical Engineering Society.- 2007,- F-67. CD-ROM.

35. Aksenov, S. A. Finite element simulation of hot plain strain compression test of austenitic steel [текст + CD] / S.A. Aksenov, J.Kliber // Mechanika.- Nr. 321,- z. 89.- 2007,- C. 81. (ISSN 1429-6065).

36. Aksenov, S. A. The numerical prediction of fiction forces distribution within the roll byte when hot rolling steel [текст] / S. A. Aksenov, R. Fabik, J. Kliber // Acta metailurgica Slovana.-4/2007.- Koäice.- 2007,- С. 660-666. (ISSN 1335-1532).

37. Aksenov, S. A. Computer analysis of stress-strain conditions of plane strain compression test [текст] / S. A. Aksenov, J. Kliber, R. Fabik // "KomPlasTech2008". Тезисы конференции.-Kotbielow : Wydawnictvo AKAPIT.- 2008.- C. 223-229. (ISBN 978-83-60958-06-3).

38. Aksenov, S. A. An experimental and computer study of the influence of deformation conditions on microalloyed strip steel microstructure evolution [Электронный ресурс] / S. A. Aksenov, J. Kliber, R. Fabik, I. Mamuziö // "17. International conference METAL 2008". Тезисы конференции.- TANGER spol. s. r. o. : Ostrava.- 2008,- CD-ROM. (ISBN 978-80-254-1987-8).

39. Aksenov, S. A. Slab FEM simulation of hot bar rolling [текст] / S. A. Aksenov, R. Fabik, J. Kliber, M. Kotas // Hutnik.- Vol. 75,- nr 8.- 2008,- C. 458-460. (ISSN 1230-3534).

40. Fabik, R. Effect of dynamic changes of thermomechanical conditions during hot rolling of AISI304 steel on critical strain for the initiation of DRX [текст] / R. Fabik, S. A. Aksenov // Hutnik.- Vol. 75,- nr 8.- 2008.- C. 470-472. (ISSN 1230-3534).

41. Kotas, M. Computer and Practical Simulation of the Surface Crack Reducing on the Billet during Bar and Wire Rod Rolling Process[TeKcr] / M. Kotas, T. Gajdzica, S.A. Aksenov, J. Kliber// Hutnik.- Vol. 75,- nr 8,- 2008,- C. 483-486. (ISSN 1230-3534).

42. Fabik, R. Optimization of crop losses by finite element simulation of slab edging [текст] / R. Fabik, S. A. Aksenov // Steel research international. Special Editio i (Metal Forming

Conference).- 79,- п. 1,- 2008,- С. 432-439. (ISBN 978-3-514-00754-3).

43. Fabik, R. Impact of rolling conditions on propagation of a potential crack [текст] / R. Fabik, J. Kliber, S. A. Aksenov // Materials Science Forum.- Vol. 24,- n. 575-578,- 2008,-C. 1445-1454. (ISSN 0255-5476).

44. Kliber, J. Numerical study of deformation characteristics in PSCT volume certified following microstructure [текст] / J. Kliber, S. A. Aksenov, R. Fabik, // Metallurgy.- volume 48 (4).- 2009,- C. 257-262. (ISSN 0543-5846).

45. Aksenov, S. A. The generalized plain strain approach study of a rolling in grooves process [текст + CD] / S. A. Aksenov, M. Kotas // "ISDM 2009". Сборник тезисов+ CD.- Ostrava : VSB-TU Ostrava- 2009.- C. 62. (ISBN 978-80-248-2006-4).

46. Aksenov, S. A. Experimental and Computer Study of Rolling in Rougthing Mill Group [текст] / S. A. Aksenov, R. Fabik, J. Kliber, M. Kotas // Hutnicke listy.- №4.-2009,- C. 64-66. (ISSN 0018-8069).

47. Aksenov, S. A. Inverce analysis of a plane straine compression test results for the purpose of material mechanical and microstructurai properties study [текст] / S. A. Aksenov, E. N. Chumachenko, J. Kliber, R. Fabik // HUTN1K.- №8.- 2009.- C. 555-557. (ISSN 1239-3534)

48. Aksenov, S. A. Simulation of a Plain Straine Compression Test for the Purpose of Stutic Recristallization Study [текст] / S. A. Aksenov, J. Kliber, R. Fabik, E. N. Chumachenko II Machine modeling and simulations. 1st edition. Medvecky Stefan.- ¿ilina : Scientific and Tecnical Society at the University of 2ilina.- 2009,- C. 3-8. (ISBN 978-80-89276-18-9).

49. Аксенов, С. А. Компьютерное и экспериментальное исследование промышленной прокатки в калибрах черновой группы валков проволочного стана [текст] / С. А. Аксенов, И. Клибер, Е. Н. Чумаченко // "Научные исследования в области транспортных, авиационных и космических систем «АКТ 2009» (авиация, космос, транспорт)". Труды X НТК.- Воронеж : ООО Фирма «Элист»,- 2009,- С. 142-148 (ISBN 978-5-87172-021-9).

50. Аксенов, С. А. Компьютерная система имитационного моделирования прокатки в калибрах [текст] / С. А. Аксенов // "Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ". Тезисы докладов,- Москва : МИЭМ.- 2010. С. 81-82 (ISBN 978-5-94506-254-2)

51. Аксенов, С. А. Система компьютерного моделирования течения металла при прокатке в калибрах [текст] / С. А. Аксенов // "Высокие технологии, исследования, промышленность". Том 1. Сборник трудов под редакцией А.П. Кудинова,-Санкт-Петербург: Изд-во политехи, ун-та,- 2010,- С. 106-107 (ISBN 978-5-7422-2557-7)

Подписано к печати " i5 " мая 2010 г. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии МИЭМ. Москва, ул. М. Пионерская, д. 12. Заказ № 95 . Объем Л О п.л. Тираж 150 экз.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Аксенов, Сергей Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы.

Цель работы.

Задачи исследования.

Методы исследования.

Научная новизна.

Практическая ценность работы.

Апробация результатов работы.

Публикации.

Структура и объем работы.

1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ПРОКАТКЕ В КАЛИБРАХ.

1.1 Обзор методик, применяемых для моделирования процессов прокатки в калибрах.

1.2 Постановка задачи формоизменения.

1.3 Метод конечных элементов.

1.4 Обобщенная плоская задача.

1.5 Основные гипотезы, применяемые при решении задачи прокатки в калибрах.

1.6 Итерационная процедура расчета скорости деформации в направлении прокатки.

1.7 Модификация системы уравнений для расчета скорости деформации в направлении прокатки.

1.8 Метод расчета продольной скорости полосы на входе в очаг деформации.

1.9 Расчет формы профиля контактной поверхности валка в различных сечениях очага деформации.

1.10 Расчет распределения температуры по сечению прокатываемого материала.

1.11 Выводы.

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ.

2.1 Модель кинетики рекристаллизации.

2.2 Интеграция микроструктурной модели в программу на базе МКЭ.

2.3 Выводы.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПАРАМЕТРОВ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ СТАЛИ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

3.1 Эксперимент на сжатие с плоской деформацией (РБСТ).

3.2 Анализ кривых зависимости напряжения от деформации, полученных с помощью экспериментов РБСТ.

3.3 Анализ зависимости состояния микроструктуры от условий деформации.

3.4 Выводы.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ ТЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ ПРОКАТКЕ.

4.1 Апробация разработанной компьютерной программы РЬЕЫ(КоШг^) на заводах «Красный октябрь» и «Серп и молот».

4.2 Сравнение ЗБ и подходов при моделировании прокатки в калибрах системы овал-круг.

4.3 Анализ экспериментально-промышленных данных для проверки адекватности разработанной модели.

4.4 Изменение калибровки черновой группы клетей проволочного стана с целью снижения риска возникновения поверхностных дефектов.

4.5 Анализ поведения потенциальных поверхностных дефектов при прокатке профиля круглого сечения.

4.6 Выводы.

Введение 2010 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Аксенов, Сергей Алексеевич

Актуальность темы

Точная информация о характере деформации материала в процессе прокатки необходима при разработке и оптимизации калибровочных планов. Однако в виду сложности факторов влияющих на процесс прокатки, калибровка валков традиционно развивалась как эмпирическая, интуитивная технология, базирующаяся на методе проб и ошибок. Несмотря на то, что калибровочные схемы для традиционного ассортимента прокатных станов и материалов уже разработаны и многократно апробированы, периодически возникает необходимость их переналадки и оптимизации. Стремление увеличить скорость производства, качество и ассортимент прокатной продукции, появление новых материалов и новых технологий, таких как, например термомеханическая прокатка, приводит к необходимости разрабатывать новый калибровочные планы и корректировать существующие.

С развитием компьютерных технологий постоянно появляются и усовершенствуются новые способы моделирования и методы анализа поведения материала при прокатке в калибрах. Трехмерные КЭ модели непрерывно усовершенствуются. В настоящее время во многих коммерческих САПР (CAE), таких как FORGE, QFORM, MARC, DEFORM и т.п., имеется возможность моделирования прокатки в калибрах. С другой стороны, несмотря на постоянное совершенствование вычислительной техники, моделирование таких процессов, как прокатка в калибрах является весьма громоздкой задачей, для решения которой требуются многие часы машинного времени.

Попытки экономии машинного времени при моделировании процессов прокатки привели к появлению новых методов на основе обобщенно-плоской постановки задачи формоизменения в поперечном сечении очага деформации (методика «2.5D»). Использование этой методики позволяет оперативно строить прогнозы параметров формоизменения и распределения термомеханических характеристик в материале в процессе прокатки.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка и реализация алгоритмов расчета параметров формоизменения и развития микроструктуры материала при прокатке в калибрах на основе гипотез и теоретических положений методики «2.50».

Задачи исследования

- Обзор и обобщение моделей и методик моделирования процессов прокатки на основе методики «2.5Б», разработка алгоритмов реализации данных методик.

- Разработка новой версии программы ЗРЬЕЫ-КоШг^, которая позволит рассчитывать характеристики напряженно-деформированного состояния материала, строить прогнозы формоизменения, оценивать локальное температурное и микроструктурное состояние материала при его деформировании в процессе прокатки.

- Проектирование, реализация и анализ экспериментов для изменения среднего размера зерна и степени статической рекристаллизации X в зависимости от условий деформации.

- Реализация экспериментальной апробации разработанной программы, оценка преимуществ и недостатков применяемой методики моделирования, оценка возможности практического применения разработанной программы при проектировании конкретных технологических процессов прокатного производства.

Методы исследования

При разработке и реализации алгоритмов математического моделирования течения металла и развития микроструктуры при прокатке в калибрах использованы методы построения систем автоматизированного проектирования, теории пластичности, теории деформации и напряжений, прикладной механики, материаловедения, вычислительной математики и конечно-элементарного анализа.

Научная новизна

- Предложена методика автоматического вычисления начальной скорости полосы и нейтрального сечения.

- Предложена методика расчета формы контактной поверхности валка при моделировании процесса прокатки в поперечных сечениях очага деформации.

- Предложена и апробирована методика изучения кинетики рекристаллизации металла на основе анализа резултатов пластометрических экспериментов.

Практическая ценность работы

Апробация результатов работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на 19 Международных и 4 Российских конференциях, в том числе на: научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (Москва 2003, 2004, 2005 гг.), международной студенческой школе-семинаре «Новые информационные технологии» (Судак 2005 г.), международной научно-технической конференции «Авиа-космические технологии» (Воронеж 2003, 2004, 2005, 2006, 2009 гг.), финале всероссийского конкурса на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам (Москва 2005 г.), международной конференции "COSIM" (Krynica (Польша) 2006 г.), научно-технической конференции аспирантов VSB-TOU "Den interních doktorandu FMMI" (Ostrava (Чехия) 2006, 2007 гг.), международной конференции "KomPlasTech" (Zakopane (Польша) 2007 г., Korbelow (Польша) 2008 г.), международной конференции "Metal" (Hradec nad Moravici (Чехия) 2007, 2008 гг.), международной конференции "Forming" (Podbanske (Словакия) 2007 г., Brno (Чехия) 2008 г., Zakopane (Польша) 2009 г.), международной конференции "ISDM"

Freiberg (Германия) 2008 г., Ostrava (Чехия) 2009 г.), международной конференции "JuniorEuromat" (Lausanne (Швейцария) 2008 г.).

Публикации

Содержание диссертации отражено в 51 опубликованной работе, в числе которых: 4 публикации в рекомендованных ВАК журналах, 13 публикаций в реферируемых зарубежных журналах и 1 глава в книге.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения изложенных на 104 листах машинописного текста, списка литературы из 88 наименований печатных работ и двух приложений, содержит 124 рисунка, 11 таблиц и 169 формул. Общий объем работы составляет 113 страниц.

Заключение диссертация на тему "Автоматизированная система проектирования и анализа технологических процессов прокатки в калибрах"

4.6 Выводы

В главе 4 приведены результаты экспериментально-промышленной апробации разработанной компьютерной системы имитационного моделирования процессов прокатки в калибрах.

Разработанная компьютерная система SPLEN(Rolling) применена при проектировании ряда технологических процессов на металлургических комбинатах России и Чехии.

Проведено сравнение результатов построенных с помощью разработанной компьютерной системы прогнозов формоизменения материала с данными, полученными экспериментальным путем.

Проведено сравнение модели формоизменения, полученной с помощью разработанной системы SPLEN(Rolling) с трехмерной моделью, построенной в апробированной системе компьютерного моделирования технологических процессов обработки металлов давлением Forge.

Результаты апробации подтвердили достоверность и надежность используемой методики моделирования и разработанной на её базе компьютерной системы.

Преимущества использования разработанной методики построения конечноэлементной модели процесса прокатки для решения затронутого класса задач по сравнению с трехмерным моделированием очевидны. В таких задачах, как и в ряде других промышленных задач связанных с компьютерным моделированием большого количества технологических операций, скорость применяемых алгоритмов является ключевым фактором. Разработанная компьютерная программа может служить удобным инструментом для оперативного решения задач прокатки в калибрах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы над диссертацией разработана компьютерная система имитационного моделирования технологических процессов прокатки в калибрах на базе методики «2,5Б». Возможности системы включают:

- автоматическое вычисление начальной скорости полосы и нейтрального сечения,

Предложена и апробирована методика изучения кинетики рекристаллизации металла на основе анализа результатов пластометрических экспериментов типа РБСТ.

Библиография Аксенов, Сергей Алексеевич, диссертация по теме Системы автоматизации проектирования (по отраслям)

1. Kennedy, К. F. An approximate Three-Dimensional metal flow analysis for shape rolling текст. / K.F.Kennedy // Journal of engineering for industry.- Vol. 110.- August 1988.- PP. 223-231.

2. Bayomi, L. S. Flow and stresses in round-oval-round roll pass sequence текст. / L. S. Bayomi // Int. Mech. Sci.- Vol. 40 No 12,- 1998.- PP. 1223-1234.

3. Papk, J. J. Application of three dimensional finite element analysis to shape rolling process текст. / J. J. Papk, S. I. Oh // Transactions of ASME. Vol 112.- February 1990.-PP. 36-46.

4. Mori, K. Three-dimensional deformation in shape rolling текст. / К. Mori, К. Osakada// International journal for numerical methods in engineering.- Vol. 30.- 1990.-PP. 1431-1440.

5. Mori, K. Non-steady-state simulation of three-dimensional deformation around front and rear ends in shape rolling by the finite element method текст. / К. Mori, К. Osakada // Transactions of NAMRI/SME.- 1991.-PP. 9-14.

6. Mori, K. FEM simulator with mesh generator for shape rolling текст. / К. Mori, К. Osakada// Transactions of NAMRI/SME.- Vol. XXI.- 1993.- PP. 9-15.

7. Komori, K. Rigid plastic finite-element method for analysis of three-dimensional rolling that requires small memory capacity текст. / К. Komori // Int. J. Mech.- No. 5.- Vol. 40.-1998.-PP. 479-491.

8. Kiuchi, M. Computer aided simulation of shape rolling process текст. / M. Kiuchi, J. Yanagimoto // Proceedings of the 16thNAMRC.- 1987.- PP. 34-40.

9. Hajduk, D. Simulation of forming conditions during section rolling using the finite element method текст. / D. Hajduk, P. Simecek // Transactions of STEELSIM.- Brno.-2005.- PP. 421-427.

10. Pera, J. P. Application of FE-methods in practical groove roll design of structurals Электронный ресурс. / J. P. Peni, R. Villanueva // Transactions of STEEL ROLLING.-Pari.- 2006.- CD.

11. Inakov, R. Finite element simulation of profile rolling of wire текст. / R.Inakov // Journal of Materials Processing Technology.- 142,- 2003.- PP. 355-361.

12. Glowacki, M. Thermal-mechanical model of rolling of shapes in 4-roll grooves текст. / M. Glowacki // Metalurgia i odlewnictwo.- torn 16.- zeszyt 4.- 1990.- PP. 541-562.

13. Glowacki, M. Modelling of heat transfer, plastic flow and microstructural evolution during shape rolling текст. / M. Glowacki R., Kuziak, Z. Malinowski, M. Pietrzyk // Journal of materials processing technology.- 53.- 1995.- PP. 159-166.

14. Glowacki, M. Simulation of rail rolling using the generalized plane-strain finite-element approach текст. / M. Glowacki // Journal of Materials Processing Technology.- 62.- 1996.-PP. 229-234.

15. Glowacki, M. Termomechaniczno-mikrostrukturny model walcowania w wykrojach ksztaltowych текст. / M. Glowacki // Rozprawy monografie 76.- Krakow.- 1998.- 178 P.

16. Glowacki, M. The mathematical modeling of thermo-mechanical processing of steelduring multi-pass shape rolling текст. / M. Glowacki // Journal of materials processing technology.- 168.- 2005,- PP. 336-343.

17. Glowacki, M. Modelowanie walcowania w wykrojach ksztaltowych текст. / M. Glowacki // Transactions of KomPlasTech.- Krynica.- Poland.- 2000.- PP. 215-222.

18. Kazeminezhad, M. The prediction of macroscopic shear bands in flat rolled wire using the finite and slab element method текст. / M. Kazeminezhad, A. Karimi Taheri // Materials Letters.- 60.- 2006.- PP. 3265-3268.

19. Чумаченко, E. H. Логашина, И. В. Математической моделирование течения металла при прокатке текст.: Учебное пособие для ВУЗов / Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина // Москва : МИЭМ.- 2005.- 147 С.

20. Чумаченко, Е. Н. Моделирование контактного трения в процессах обработки давлением текст. / Е. Н. Чумаченко // Кузнечно-штамповочное производство.- №5.1996.- С. 2-6.

21. Чумаченко, Е. Н. Моделирование процесса прокатки в калибрах текст. / Е. Н. Чумаченко, Н. Н. Машкова, В. А. Чередников, С. А. Тулупов // Изв. вузов. Черная металлургия.- № 11.- 1996.- С. 37-42.

22. Чумаченко, Е. Н. Применение МКЭ в расчетах узлов металлургических машин и задач ОМД текст. / Е. Н. Чумаченко, А. И. Александрович // Москва : МВТУ.- 1989.72 С.

23. Чумаченко, Е. Н. Математическое моделирование пластического формоизменения материалов при обработке давлением текст.: Учебное пособие для ВУЗов / Е. Н. Чумаченко // Москва : МИЭМ,- 1998.- 157 С.

24. Ленский, В. С. Введение в теорию пластичности текст. / В. С. Ленский // Москва : МГУ.- 1969.- 92 С.

25. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике текст. / О. Зенкевич // Москва : Мир.- 1975.- 541 С.

26. Чумаченко, Е. Н. Моделирвание и расчет термоупругопластических деформаций при анализе локально изотропных конструкций текст.: Учебное пособие для ВУЗов /

27. E. Н. Чумаченко, Д. В. Печенкин // Москва : МИЭМ.- 2000,- 183 С.

28. Сегерлинд, Л., Применение метода конечных элементов текст. / Л. Сегерлинд // Москва : Мир.- 1979.- 393 С.

29. Полухин, П. И. Физические основы пластической деформации текст. / П. И. Полухин, С. С. Горелик, В. К. Воронцов // Москва : Металлургия.- 1982.- 584 С.

30. Humphreys, F. J. Recristallization and related annealing phenomena текст. /

31. F. J. Humphreys, M. Hatherly // Elsevier.- 2004.- 628 P.

32. Lenard, J. G. Mathematical and physical simulation of the properties of hot rolled products текст. / J. G. Lenard, M. Pietrzyk, L. Cser // Elsevier science.- 1999.- 364 P.

33. Kuziak, R. Modeling of the microstructure and mechanical properties of steel during thermomechanical processing текст. / R. Kuziak, Y. Chen, M. Glowacki, M. Pietrzyk // NIST Technical note 1393.- November 1997.- 80 P.

34. Hodgson, P. D. A mathematical model to predict the mechanical properties of hot rolled C-Mn and microalloyed steels текст. / P. D. Hodgson, R. K. Gibbs // ISIJ International.-Vol. 32.- 1992.- PP. 1329-1338.

35. Liu, Y. Experimental Study on Constitutive Equation of AZ31 Magnesium Alloy Plastic Deformation at Elevated Temperature Электронный ресурс. / Y. Liu, W. Shi // Transactions of „ICPNS' 2007".- Zhengzhou.- China.- 2007.- CD-ROM.

36. Maccagno, Т. M. Spreadsheet modeling of grain size evolution during rod rolling текст. / Т. M. Maccagno, J. J. Jonas, P. D. Hodgson // ISIJ International.- Vol. 36.- No. 6.1996.- PP. 720-728.

37. Bontcheva, N. Microstructure evolution during metal forming processes текст. / N. Bontcheva, G. Petrov // Computational Materials Science.- 28.- 2003.- PP. 563-573.

38. Rao, K. P. Study of fractional softening in multi-stage hot deformation текст. / К. P. Rao, Y. K. Prasat, E. B. Hawbolt // Journal of Materials Processing Technology.-Voi. 77.- Is. 1-3.- 1998.- PP. 166-174.

39. Kliber, J., Simulation of forming processes by plastometric tests текст. / J. Kliber // VSB-TUO Metallurgical series.- Ostrava.- 1997.- PP. 1-58.

40. Lacey, A. J. Measuring flow stress in hot plane strain compression tests текст. / A. J. Lacey, M. S. Loveday, G. J. Mahon, B. Roebuck, С. M. Sellars, M. R. van der Widen // Measurement Good Practice Guide.- No 27.- 2002, 85 p.

41. Silk,N.J. Interpretation of hot plane strain compression testing of aluminium specimens текст. / N. J. Silk, M. R. van der Widen // Material Science and Technology.-Vol.5.- 1999.- PP. 295-300.

42. Kowalski, B. Identification of rheological parameters on the basis of plane strain compression test on specimens of various initial dimensions текст. / В. Kowalski, С. M. Sellars, M. Pietrzyk // Computational Materials Science.- 35.- 2006.- PP. 92-97.

43. Gelin, J. C. An inverce method for determining viscoplastic prorerties of aluminium alloys текст. / J. C. Gelin, O. Ghoaty, M. Pietrzyk // Journal of materials and technology. -45.- 1994.- PP. 435-440.

44. Szeliga, D. Inverse analysis for identification of rheological and friction models in metal forming текст. / D. Szeliga, E. Gawad, M. Pietrzyk // Computer methods in applied mechanics and engineering.- 195,- 2006.- PP. 6778-6798.

45. Szeliga, D. Identification of rheological parameters on the basis of various types of plasometric tests текст. / D. Szeliga, P. Matuszyk, R. Kuziak, M. Pietrzyk // Journal of Materials Processing Technology.- 125-126.- 2002.- PP. 150-154.

46. Dynamic Systems Inc. Gleeble® 3800 System Электронный ресурс. / Dynamic Systems Inc. // URL: http://vAvw.gIeeble.com/3800.htm (дата обращения 23.11.2009).

47. Mroz, S. Numerical analysis of the reasons the surfasce defects arising during round bars rolling process текст. / S. Mroz, H. Dyja // Transections of „Walcownictvo".- 2008.-PP. 25-30.

48. Богатов, А. А. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением текст. / А. А. Богатов, О. И. Мижирицкий, С.В.Смирнов // Москва : Металлургияю- 1984.321 С.

49. Gajdzica, T. Matematicka analyza zavislosti napeti a deformace текст. / Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. Kliber, M. Kotas // "FORMING 2006". Сборник тезисов.- Katovice : Politechnika Slaska.- 2007.- C. 27-33. (ISBN 83-910722-8-2).

50. Gajdzica, T. Metalograficka analyza termomechanicky valcovane mikrolegovane oceli текст. / Т. Gajdzica, S. A. Aksenov, J. Kliber, M. Kotas // Mechanika.- Nr318.- z. 88.2006.- C. 46-50. (ISSN-1429-6065).

51. Aksenov, S. A. Finite element simulation of hot plain strain compression test of austenitic steel текст + CD. I S. A. Aksenov, J. Kliber I I Mechanika.- Nr. 321.- z. 89.- 2007.-C. 81. (ISSN 1429-6065).

52. Kliber, J. Numerical study of deformation characteristics in PSCT volume certified following microstructure текст. / J. Kliber, S. A. Aksenov, R. Fabik, // Metallurgy.- volume 48 (4).- 2009.- C. 257-262. (ISSN 0543-5846).

53. Dynamic Systems Inc. Gleeble® 3800 System Электронный ресурс. / Dynamic Systems Inc. // URL: http://www.gleeble.com/3800.htm (дата обращения 23.11.2009).

54. Чумаченко, E. H. Применение конечно-элементного анализа к процессу прокатки в калибрах текст. / Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина, С. А. Аксенов // "Авиакосмические технологии", труды 5 МНТК.- Часть 1.- Воронеж.- 2004.- С. 17-23.

55. Аксенов, С. А. Математическая модель напряженно-деформированного состояния полосы при прокатке текст. / С. А. Аксенов, И. В. Логашина // "Авиакосмические технологии". Труды шестой МНТК.- Часть 1.- Воронеж.- 2005.- С. 43-48.

56. Чумаченко, Е. Н. Имитационное моделирование прокатки в калибрах текст. / Е. Н. Чумаченко, И. В. Логашина, С. А. Аксенов // Металлург.- № 8.- 2006.- С. 33-37. (ISSN 0026-0827)

57. Chumachenko, E. N. Simulation modeling of rolling in passes текст. / E. N. Chumachenko, I. V. Logashina, S. A. Aksenov // Metallurgist.- Vol. 50,- Nos. 7-8.2006.- C. 413-418. (ISSN 0026-0894).

58. Аксенов, С. А. Компьютерное моделирование многопереходной прокатки сортовых профилей с применением методики 2,5D текст. / С. А. Аксенов, И. Клибер, Е. Н. Чумаченко, // "Авиакосмические технологии". Труды 7-й МНТК.- Воронеж,-2006.- С. 59-65.

59. Aksenov, S. A. Pouziti metody 2,5D pri matematickem modelovani valcovani tvarovych vyvalkii текст. / S. A. Aksenov, T. Gajdzica, J. Kliber // Mechanika.- Nr318.-z. 88.- 2006.- C. 9-12. (ISSN-1429-6065).

60. Aksenov, S. A. The generalized plain strain approach study of a rolling in grooves process текст + CD. / S. A. Aksenov, M. Kotas // "ISDM 2009". Сборник тезисов* CD.-Ostrava : VSB-TU Ostrava.- 2009.- C. 62. (ISBN 978-80-248-2006-4).

61. Aksenov, S. A. Experimental and Computer Study of Rolling in Rougthing Mill Group текст. / S. A. Aksenov, R. Fabik, J. Kliber, M. Kotas // Hutnicke listy.- №4.-2009.- C. 64-66. (ISSN 0018-8069).

62. Mroz, S. Numerical analysis of the reasons the surfasce defects arising during round bars rolling process текст. / S. Mroz, H. Dyja // Transections of „Walcownictvo".- 2008.-PP. 25-30.

63. Богатов, А. А. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением текст. / А. А. Богатов, О. И. Мижирицкий, С.В.Смирнов // Москва : Металлургия.- 1984.321 С.

64. Aksenov, S. A. Slab FEM simulation of hot bar rolling текст. / S. A. Aksenov, R. Fabik, J. Kliber, M. Kotas // Hutnik.- Vol. 75.- nr 8.- 2008.- C. 458-460. (ISSN 1230-3534).

65. Разработанная вычислительная система может быть рекомендовала для широкого использования в сортопрокатных цехах и калибровочных бюро металлургических заводов.

66. Главный калибровщик ОАО «ММК»1. Логинов В.Г.1. ПРОТОКОЛтехнических испытаний вычислительной системы SPLEN (Rolling) в калибровочном бюро ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»

67. В соответствии с планами работ по освоению программных средств вычислительной системы SPLEN (Rolling) были подготовлены исходные данные по калибровкам валков сортовых станов.

68. Технические испытания вычислительной системы по расчету калибровки проводились путем сравнения результатов расчета формоизменения с экспериментальным данными, измеренными по темплетам в ходе эксплуатации калибровок.

69. Была проведена подготовка данных и их обработка для десяти систем калибров, которые характеризуются различным напряженно-деформированным состоянием и неравномерностью деформации. Всего было рассчитано 516 проходов.

70. Система показала свою гибкость и адаптивность к нестандартным геометрическим формам, что делает ее особенно ценной для промышленного использования.

71. Было установлено, что средние статистические отклонения при опредепении вытяжек не превышают 3-4%, а в расчетах основных размеров сечений попосы по темплетам 6-7%, что является достаточным для практических расчетов калибровки.1. Подписи:

72. Главный калибровщик ОАО «ММК»

73. Ведущий инженер, канд.техн.наук1. Профессор

74. Логинов В.Г. Кинзин Д.И. Чумаченко E.H.

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00