题目：高强度钢板热轧应变分布的计算和模拟

热轧时塑性应变沿钢板厚度方向的分布对中厚板产品的力学性能有重要影响。本文以北京航空航天大学材料学院与首钢技术研究院板带所的合作项目“TMCP工艺和强化机理研究”为背景，采用弹塑性大变形静态隐式算法，应用有限元软件ABAQUS对高强度低合金钢Q500D厚板热轧过程进行了模拟，主要分析了轧制稳定阶段钢板内的应变分布。这项工作对于指导中厚板材热轧工艺的制定和改善钢板性能都具有重要意义。 本文首先对所研究的材料Q500D进行力学性能测试和组织、成分分析，即通过拉伸试验测量其屈服强度、抗拉强度和延伸率，通过缺口冲击试验测量其低温韧性，通过光谱检测确定其中主要元素的含量，采用SEM观察其金相组织。这些试验的结果有助于从整体上把握轧制工艺参数的制定和为数值模拟提供参考和指导。 针对本次所研究问题的特点，建立了二维刚性辊轧制模型。事实证明，该模型能够较为准确的描述轧制稳定状态时轧件的变形情况。应用该模型和不同温度下由热模拟试验机Gleeble-2000试验所得应力－应变曲线，对Q500D厚板的轧制过程进行了模拟仿真，并对计算所得的塑性应变沿厚度方向的分布进行了统计，讨论了一个道次的压下量和轧制温度对塑性应变沿厚度方向的分布规律的影响。分析结果表明，轧件表面的塑性应变量最大，且塑性应变量由轧件表面到心部呈非线性逐渐减小趋势；在相同轧制温度下，压下量越大，应变沿厚度方向分布越均匀，即压下量对应变分布趋势有显著影响；而在相同压下量下，随轧制温度变化，应变沿厚度方向分布趋势没有明显变化，但轧制温度越高沿厚度方向的应变分布越不均匀。 轧制模型的模拟计算结果与相同状态下压缩试样厚度方向的实测应变分布比较表明，计算结果与实测值较为吻合，误差在10％以内，尤其在温度较高时误差更小。产生这种误差的主要原因是轧制时变形区存在摩擦，而实测时无法考虑摩擦力的影响以及有限元模型的边界条件与实际变形过程不完全一致。