碳钢复合板界面剪切强度的影响.pdfVIP

学兔兔 第 3期 (总第 190期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．3 2015年 O6月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Jun． 文章编号 ：1672—6413(2015)03—0001—02 压下率对不锈钢／碳钢复合板界面剪切强度的影响弗 陈少航 ，周存龙，马国财，杨天云，马江泽 (山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室，山西 太原 030024) 摘要 ：使用 ANSYS有限元分析软件对不锈钢／碳钢复合板 的轧制过程进行 了探究，结合试验分析 内容，对 压下率对不锈钢 ／碳钢复合板界面剪切强度 的影响进行 了分析。分析结果显示：本试验条件 下，压下率大于 4O％的情况时，不锈钢／碳钢复合板界面剪切强度符合 国标要求 ；压下率大干4O 后 ，界面剪切强度随压下 率 的增大增加不 明显 。 关键词 ：不锈钢／碳钢复合板；压下率 ；有限元模拟；界面剪切强度 中图分类号 ：TP391．7：TG335．85 文献标识码 ：A 0 引言 属性删除，留下轧辊表面的弧面，如 图1所示 。轧件模 金属复合材料作为一种减少稀有金属用量、提高 型为层叠的基层与覆层 ，长 ×宽为 145mm×75mm， 资源使用率的产品，已经得到广泛认可 。轧制不锈钢 ／ Q235碳钢厚度为 5．5mm，不锈钢厚度为 1．5mm，轧 碳钢复合板兼有不锈钢 良好 的表面性能，又具备碳钢 辊半径为 320mm。为了更好地分析结合界面处的应 的强度和可加工性 ，达到了既节约贵重金属又增强材 力、应变情况，本文将 轧件 的基层与覆层均划分为 3 料性能的 目的。复合板 的结合强度 ，尤其是基层与覆 层 ，在垂直轧制轧件的方向上网格宽度保持一致 。 层之间的剪切强度 ，是衡量其是否能够实现上述 目的 表 1 轧辊模型 、碳钢模型和不锈钢模型的材料属性 的关键因素。 模型材料属性 轧辊 碳钢 不锈钢 本文使用显式动力学有 限元分析软件 ANSYS 密度 (kg／m。) 7．85×1O0 7．85×103 7．93×103 弹性模量(MPa) 2．1×1O 2．1×1O 1．9×109 LS—DYNA对热轧金属 复合板 的轧制过程进行模拟 ， 泊松 比 0．3 0．25 0．3 探究复合界面两侧金属的应力 、应变分布状态以及界 屈服强度 (MPa) 47 67 面厚度方向上的应变分布，为深入探究复合板轧制的 切线模量 (MPa) 4．7 6．7 机理和轧制过程提供依据。 1 界面剪切强度的有限元分析 1．1 有限元模型的建立 本文中将轧辊定义为刚性体 ，在模拟过程 中其本 身不发生变形 ，故而减少 了模型的运算量 ；将轧件 的变 形作为研究的重点，由于其具有较大 的弹塑性变形 ，因 此材料采用双线性各 向同性模型 。轧辊 、轧制不锈钢 和碳钢 的材料密度 (DENS)、弹性模量 (EX)、泊松 比 (NUXY)、屈服强度 (Yieldstress)和切线模量 (Tan- 图 1 复合板 轧制的有限元模型 gentModulus)的具体数值设定见表 1。 设定轧制速度