شبیه سازی ارتعاشات ناپایدار ورق در فرایند نورد سرد به کمک روش اجزاء محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول ودانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان

3 3 استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

چتر، یک مورد خاص از ارتعاشات خود تحریک می­باشد که در نتیجه عکس­العمل بین سازه دینامیکی قفسه نورد و دینامیک فرایند نورد بوجود می­آید. مدلی که در این مقاله مطرح شده است شامل دو زیر مدل یکی برای سازه قفسه و دیگری برای فرایند نورد (تغییرشکل ورق) می­باشد. در سازه قفسه از جرمهای متمرکز برای تحلیل غلتک­ها و المانهای فنر و دمپر به منظور شبیه سازی تماس غلتکها با یکدیگر و اتصال آنها به ساختمان دستگاه استفاده شده است.
در این مقاله برای تحلیل ارتعاشات چتر مربوط به مدل دینامیکی نورد سرد روش اجزاء محدود استفاده شده است. تاثیر برخی پارامترهای نورد مانند سرعت نورد، میزان کاهش سطح مقطع و ضریب اصطکاک بر روی ارتعاشات چتر مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که با افزایش سرعت نورد و کاهش ضریب اصطکاک احتمال وقوع چتر افزایش می­یابد. نتایج این تحقیق با نتایج مطالعات گذشته که بیشتر تحلیلی و آزمایشی بوده مقایسه شد و برابری خوب نتایج، بیانگر توانایی مدل اجزاء محدود ارائه شده در تحلیل این پدیده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of Chatter in Cold Rolling Strip using Finite Element Method

نویسندگان [English]

  • Reza Mehrani 1
  • Saeid Ziyaee Rad 2
  • Mahmoud Salimi 3
چکیده [English]

Chatter is a particular case of self-excited vibrations, which arise in rolling operations because of the interaction between the structural dynamics of the mill stand and dynamics of the rolling process. The model presented here has two sub models one for structure of the mill and the other for the rolling process. The structure of a mill stand modeled as a system of linear spring and lumped masses in order to simulation the interaction between the rolls.
In this paper, to analyze the chatter vibration a dynamic model of cold rolling process using finite element method (FEM) is considered. The influence of rolling parameters such as rolling speed, reduction and friction coefficient on chatter vibration is investigated and it was showed that the possibility of chatter onset increased by raising the rolling velocity and decrease friction coefficient. Predicted values of the model are in good agreement with that of the experiments as well as the values obtained by other researchers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chatter
  • Self-excited
  • Mill
  • Lumped Masses
  • finite element

مراجع

[1] Roberts, W. L.; “Cold Rolling of steel”, Marcel Dekker, New york, 1978.
[2] Yun, I.; Wilson, W. R. D.; Ehmann, K.F.; “Review of Chatter studies in cold rolling”, International Journal of
Machine Tools and Manufacture, Vol. 38, p.p. 1499-1530, 1998.
[3] Gallenstein, J.H.; “Torsional chatter on a 4-h cold mill”, AISE Year Book, p.p. 60–65, 1981.
[4] Nieb, J.; Nicolas, V.: “Automated monitoring and control of vibration and chatter in rolling processes”, Iron and
Steel Engineer, p.p. 33–42, 1991.
[5] Misonoh, K.: “Analysis of chattering in cold rolling of steel strip”, Journal of the JSTP, vol. 21, p.p. 1006–1010,
1980.
[6] Nessler, G.L.; Cory, J.F.; “Cause and solution of fifth octave backup roll chatter on 4-h cold mills and temper
mills”, Iron and Steel Engineer, p.p. 482–486, 1989.
[7] Yun, I.; “Chatter in Cold Rolling”, Ph.D. thesis, Northwestern University, Evanston, Illinois, 1995.
[8] Tamiya, T.; Furui, K.; Iida, H.; “Analysis of chattering phenomenon in cold rolling”, Proceedings of
International Conference on Steel Rolling, ISIJ, Tokyo,p.p. 1191–1202, 1980.
[9] Chefneux, L.; Fischbach, J. P.; Gouzou, J.; “Study and Control of Chatter in Cold Rolling”, Iron and Steel
Engineer, p.p. 17-26, 1982.
[10] Johnson, R. E.; Qi, Q.; “Chatter dynamics in sheet rolling”. Int. J. Mech. Sci, p.p. 617-630, 1994.
[11] Guo, R. M.; Urso, A.C.; “Analysis of chatter vibration phenomena of rolling mills using finite element method”,
Iron and Steel Engineer, p.p. 29–39, 2001.
[12] Hu, P. H.; Ehmann K.F.; “Five octave mode chatter in rolling”, Proc. Inst. Mech. Engrs., vol. 215, 2000.
[13] تویسرکانی، ح؛ شکل دادن فلزات، انتشارات دانشگاه صنعتی. اصفهان، اصفهان، 1382
[14] Kimura, Y.; Sodani, Y.; “Analysis of Chatter in Tandem Cold Rolling Mills, ISIJ International”, vol. 33, p.p.77-84, 2003.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار