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| 有限元分析 |
板坯大側壓定寬壓力機，即SSP( Slab Sizing Press)是熱軋廠粗軋區主要設備之一，與傳統立輥調寬技術相比，其具有調寬精度高、能耗低、側壓量大、頭尾切損量少等特點，但因其改變了板坯與變形工具的接觸形式，使得板坯的變形過程由立輥軋制時的穩態變形變為側壓模塊拍擊時的非穩態變形過程。因此，有必要對模塊運動規律及板坯在側壓過程中的變形特點進行有限元分析研究。
某國外廠商生產的SSP定寬壓力機在結構特點上有別于其他同類設備，屬于起－停式調寬模式，在結構上主要包括側壓機構和定寬機構兩個部分，其中側壓機構如圖1所示，它是由兩個曲柄滑塊機構及擺桿組成，側壓模塊固定在滑架上，通過機構運動將主電機的回轉運動轉變為定寬機側壓模塊的往復運動，從而實現對板坯的側壓。
由于國內對該類型設備的研究尚不完善，為使設備能夠充分發揮其優勢，從而提高產品質及其使用壽命，本文利用非線性大變形有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對板坯側壓過程進行了有限元模擬，得到了在不同側壓區域及不同側壓量下板坯側壓沖擊力及其應力狀態的變化規律，為生產現場定制板坯規程提供了理論依據，也為進一步研究SSP定寬機的側壓原理及其優化奠定了基礎。
在起－停式調寬模式下，板坯的壓縮和傳送動作單獨進行操作，使板坯與側壓模塊的相對位置能夠實現精確定位。在側壓過程中，側壓模塊按照一定的運動規律進行往復運動，其中，當兩個側壓模塊從相對的方向擠壓板坯的邊部時板坯不動，而當模塊離開板坯時，板坯向前步進一個行程使沒有減寬的部分進入到模塊側壓范圍內，如此反復，直到板坯全長通過壓力機。利用動力學仿真軟件ADAMS對定寬機側壓過程進行仿真，選取側壓模塊的質心為原點，以側壓模塊運動到開口度最大的位置時為初始位置，其中，板坯步進方向為X方向，側壓方向為Y方向，兩個主曲柄同步轉動，轉速為42 r/min，得到了側壓模塊的運動軌跡，如圖2所示，可見，側壓模塊的運動軌跡并非直線，而是由于擺桿的作用呈現曲線運動，其X和Y方向的線性位移分別如圖所示。
利用SolidWorks建立板坯調寬幾何模型，由于定寬機側壓機構的模型和載荷均為對稱分布，所以可取1/2模型進行分析計算。側壓模塊可根據實際尺寸建立實體模型，但板坯實際尺寸較大，取實際尺寸建模會增加計算量和計算時間，而板坯中部屬穩定變形，每次變形基本相同，故可取板坯的1/8進行建模。
將SolidWorks中建立的幾何模型導入非線性大變形有限元軟件ANSYS/LS-DYNA中，鑒于板坯屬于高溫大變形體，而側壓模塊屬于高剛度小變形體，因此將板坯視為彈塑性體，模塊視為剛體。
