彈性壓扁

彈性壓扁是軋制工藝中由高軋制壓力引發的軋輥接觸區彈性變形現象，可導致變形區接觸弧長度增加，直接影響軋制壓力預算精度。其計算模型基於Hitchikok彈性接觸變形理論，關鍵參數包括軋輥彈性模量、泊松係數及道次壓下量等。研究通過建立包含彈性壓扁效應的軋制壓力模型，驗證了該現象與軋件寬度、軋輥初始半徑的耦合關係。極薄帶軋制中，彈性壓扁對接觸壓力分布的影響機理通過有限元模擬得到進一步論證。

基本介紹

• 所屬學科：冶金學
• 公布時間：2019年
• 相關理論：Hitchikok彈性接觸變形理論
• 關鍵參數：彈性模量、泊松係數
• 套用領域：中厚板軋制、極薄帶軋制
• 影響機制：變形區接觸弧長度變化

基本定義

彈性壓扁指軋制過程中軋輥與軋件接觸時，因軋制壓力超過軋輥彈性極限而產生的局部彈性變形現象。該現象導致軋輥與軋件接觸弧實際長度（$L'$）大於幾何接觸長度（$L$），其差值由軋輥彈性模量（$E$）、泊松係數（$\nu$）及道次壓下量（$\Delta h$）共同決定。

計算模型

根據Hitchikok彈性接觸變形理論，彈性壓扁後的變形區接觸弧長度計算公式為：
$$L' = \sqrt{R \Delta h + \left( \frac{4P}{\pi B E^} \right)^2 }$$
其中，$E^$為等效彈性模量（$E^* = \frac{E}{1-\nu^2}$），$R$為軋輥初始半徑，$B$為軋件寬度，$P$為軋制力。

在極薄帶軋制研究中，基於Fleck理論框架推導的分段二次曲線壓力分布模型，進一步建立了軋制力與彈性壓扁的簡化關係式，並通過回歸分析驗證了模型的工程適用性。

影響因素

• 軋制壓力：壓力值升高導致彈性壓扁程度加劇，接觸弧長度非線性增加
• 軋輥參數：彈性模量降低或軋輥半徑減小會放大彈性壓扁效應
• 溫度場分布：溫度模型精度偏差會間接影響軋制力計算，從而改變彈性壓扁的預測值
• 軋件寬度：寬度增加時，單位寬度軋制力減小，彈性壓扁的影響被部分抵消

套用研究

在中厚板軋制中，彈性壓扁被證實是導致軋制壓力預算偏差的核心力學因素之一。研究通過式（1）所示的軋制壓力預算模型，結合實測數據驗證了彈性壓扁校正項的必要性：
$$P = k \cdot L' \cdot B \cdot Q$$
式中，$k$為變形抗力係數，$Q$為壓下量函式。

冷軋帶鋼平整過程中，學者通過有限元模擬揭示了中性區彈性卸載現象占比與彈性壓扁的定量關係，為模型簡化提供了實驗依據。Dbouk T、Xie H等研究者進一步分析了摩擦模型中軋輥彈性模量參數對接觸壓力梯度的影響規律。