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| 有限元分析 |
板坯大侧压定宽压力机，即SSP( Slab Sizing Press)是热轧厂粗轧区主要设备之一，与传统立辊调宽技术相比，其具有调宽精度高、能耗低、侧压量大、头尾切损量少等特点，但因其改变了板坯与变形工具的接触形式，使得板坯的变形过程由立辊轧制时的稳态变形变为侧压模块拍击时的非稳态变形过程。因此，有必要对模块运动规律及板坯在侧压过程中的变形特点进行有限元分析研究。
某国外厂商生产的SSP定宽压力机在结构特点上有别于其他同类设备，属于起－停式调宽模式，在结构上主要包括侧压机构和定宽机构两个部分，其中侧压机构如图1所示，它是由两个曲柄滑块机构及摆杆组成，侧压模块固定在滑架上，通过机构运动将主电机的回转运动转变为定宽机侧压模块的往复运动，从而实现对板坯的侧压。
由于国内对该类型设备的研究尚不完善，为使设备能够充分发挥其优势，从而提高产品质及其使用寿命，本文利用非线性大变形有限元软件ANSYS/LS-DYNA对板坯侧压过程进行了有限元模拟，得到了在不同侧压区域及不同侧压量下板坯侧压冲击力及其应力状态的变化规律，为生产现场定制板坯规程提供了理论依据，也为进一步研究SSP定宽机的侧压原理及其优化奠定了基础。
在起－停式调宽模式下，板坯的压缩和传送动作单独进行操作，使板坯与侧压模块的相对位置能够实现精确定位。在侧压过程中，侧压模块按照一定的运动规律进行往复运动，其中，当两个侧压模块从相对的方向挤压板坯的边部时板坯不动，而当模块离开板坯时，板坯向前步进一个行程使没有减宽的部分进入到模块侧压范围内，如此反复，直到板坯全长通过压力机。利用动力学仿真软件ADAMS对定宽机侧压过程进行仿真，选取侧压模块的质心为原点，以侧压模块运动到开口度最大的位置时为初始位置，其中，板坯步进方向为X方向，侧压方向为Y方向，两个主曲柄同步转动，转速为42 r/min，得到了侧压模块的运动轨迹，如图2所示，可见，侧压模块的运动轨迹并非直线，而是由于摆杆的作用呈现曲线运动，其X和Y方向的线性位移分别如图所示。
利用SolidWorks建立板坯调宽几何模型，由于定宽机侧压机构的模型和载荷均为对称分布，所以可取1/2模型进行分析计算。侧压模块可根据实际尺寸建立实体模型，但板坯实际尺寸较大，取实际尺寸建模会增加计算量和计算时间，而板坯中部属稳定变形，每次变形基本相同，故可取板坯的1/8进行建模。
将SolidWorks中建立的几何模型导入非线性大变形有限元软件ANSYS/LS-DYNA中，鉴于板坯属于高温大变形体，而侧压模块属于高刚度小变形体，因此将板坯视为弹塑性体，模块视为刚体。
