Vol.24 康永强等：斜轧中凸棱斜率对轧件心部应力彬响 323· 直径比D1d25~6,为了计算方便轧辊直径取基圆 内部在X,Y,Z3个方向存在着正应力和剪应力， 直径，轧件直径取原始直径，且D/d=6. 应力关系复杂，这给分析带来了较大困难；如果 表1有限元模型数值计算参数表 以主应力为研究对象，就可以排除剪应力的影 Tablel Parameters of numerical calculation model mm 响，使分析比较容易.从图5中可以看出轧件心 参数 do d b L al()S D. 部3个主应力和3个正应力相差较小，所以为 数值301510305 49.47180 了便于分析，以主应力和等效应力为研究对象， 由于轧辊弹性变形相对与轧件的塑性变形 轧件轴向中间横截面上应力分布如图6所示. 小得多，忽略轧辊的弹性变形，轧辊采用刚性壳 3个主应力的应力分布图显示出主应力的 单元进行网格划分，轧件采用弹塑性六面体单 最大值出现在轧件中心附近和X轴方向的半径 元进行网格划分.轧件材料为45#钢，轧制温度 中点附近；主应力的最小值出现在轧件与轧辊 为1100℃，其变形抗力采用多段线性弹塑性模 的接触部位.等效应力的最大值出现在轧件中 型，由于塑性变形远大于弹性变形，所以不考虑 心附近和轧件与轧辊接触的部位， 弹性变形的影响，如图4所示1 从以上分析可以看出，斜轧轧件横截面上 中心附近、轧件X向半径中点附近和轧件与轧辊 80 接触部位的应力比较集中.在轧件的中心部位， 70 3个主应力和等效应力都为最大值，应力状态 60 为2个拉应力和1个接近于零的应力，甚至是3 50 6 向拉应力；轧件X向半径中点部位3个主应力为 最大值，等效应力为最小值，应力状态为2个拉 30 应力和1个接近于零的应力，但3个主应力最 20 0 0.1 0.20.30.40.50.60.7 大值出现的位置不重合；轧件与轧辊接触的部 位，3个主应力均为压应力，等效应力为最大值. 图445钢变形抗力曲线 Fig.4 The forming resisting force of 45'steel 80 60 2轧件中间横截面上应力分布 40 6 0 在轧制过程中，轧件和轧辊相对滚动，轧件 逐渐成形，轧件的变形速率较慢，在整个成形过 程中，轧件要旋转几圈，轧件内部金属反复变 -20 形，这就造成轧件内部的应力应变比较复杂 0 0.10.20.30.40.50.60.70.8 断面收缩率，妙 为了确定轧件内部易出现疏松的位置，以 图50.02轧件中心点正应力和主应力关系 k0.02的轧件为例，分析在断面收缩率0.3时， Fig.5 The relation of positive forces and principal forces 轧件轴向中间横截面应力分布情况.由于轧件 the workpiece's center point while k=0.02 (a)第1主应力A=-80,C=-5;(b)第2主应力A仁-100：E=39.3;(c)第3主应力A=-150:D=45;(c)等效应力A=30:B=39.5 B=-42.5:D=32.5:E=70 B=-65.17:C=-30.35:D=4.475B=-115:C=-80:E=-10 C=49:D=58.5:E=68 图6轧件中间横截面应力分布，单位MPa Fig.6 The stress distribution on the middle section of workpiece,MPa康永 强等 斜轧 中 凸棱斜率对 轧件心 部应 力影响 直径 比 心全 一 ， 为了计算方便轧辊直径取基 圆 直径 ， 轧件直径取原 始直径 ， 且酬 表 有限 元模型 数值计算参数表 参数 数值 由于轧辊弹性变形 相对与轧件 的塑性变形 小得 多 ， 忽略轧辊 的弹性变形 ， 轧辊采用 刚性壳 单元进行 网格划分 ， 轧件采用 弹塑 性六 面体单 元进行 网格划 分 轧件材料 为 钢 ， 轧制温度 为 ℃ ， 其变形抗力采用 多段线性 弹塑性模 型 ， 由于塑性变形远大于 弹性变形 ， 所 以 不 考虑 弹性变形 的影 响 ， 如 图 所示 【， 内部在， ， 个方 向存在 着正 应 力和 剪应力 ， 应力关系复杂 ， 这 给分析带来 了较大 困难 如果 以 主 应力为研究对象 ， 就 可 以 排除剪应力 的影 响 ， 使分析 比较容易 从 图 中可 以看 出轧件心 部 个主 应力 和 个正应力 相差 较小 ， 所 以 为 了便于分析 ， 以 主应力 和 等效应力为研究对象 ， 轧件轴 向中间横截面 上 应力分布 如图 所示 个 主应力 的应力 分布图显 示 出主应力 的 最 大值 出现在轧件 中心 附近 和尤轴方 向的半径 中点 附近 主应力 的最小值 出现在轧件与轧辊 的接触部位 等效应力 的最大值 出现在轧件 中 心 附近 和 轧件与轧辊接 触 的部位 从 以 上 分析可 以看 出 ， 斜轧轧件横截面 上 中心 附近 、 轧件 向半径 中点附近 和轧件与轧辊 接触部位 的应力 比较集 中 在轧件的 中心部位 ， 个主应 力和 等效应力都为最大值 ， 应力状态 为 个拉应力和 个接近 于零的应 力 ， 甚至是 向拉应力 轧件 向半径 中点部位 个 主应力为 最大值 ， 等效应力为最小值 ， 应力状态 为 个拉 应 力和 个接近 于零 的应 力 ， 但 个主 应力最 大值出现 的位置不 重合 轧件与轧辊接触 的部 位 ， 个主应力均为压应力 ， 等效应力为最大值 八︸亡、 ︸︵ 、芝曰 峙‘气，月 八“ ‘ ︸ 右 图 矛钢 变形抗 力 曲线 ， 日 、芝川 轧件 中间横截面上应力分布 在轧制过程 中 ， 轧件和轧辊相对滚 动 ， 轧件 逐渐成形 ， 轧件的变形速率较慢 ， 在整个成形过 程 中 ， 轧件要 旋转几 圈 ， 轧件 内部金 属反 复变 形 ， 这 就造成轧件 内部 的应力应 变 比较复杂 为 了确定轧件 内部易 出现疏 松 的位置 ， 以 的轧件为例 ， 分析在断面 收缩率厂 时 ， 轧 件轴 向中间横截面 应 力分布情况 由于 轧件 或 断面 奎 收缩率 ，班 图 轧件 中心点正应 力和 主应 力关 系 ， 胎 幼第 主应力 一 。 一 第 主应力 一 第 主应力 一 科 等效应力 一 五 一 一 二 一 二 一 石 一 巨 五 图 轧件 中间横截面应 力分布 ，单位