A numerical strategy for predicting the interface stresses in metal strip rolling with small reduction

粗糙度(岩土工程) 润滑 微尺度化学 有限元法 材料科学 机械 润滑油 还原(数学) 计算 结构工程 工程类 复合材料 计算机科学 几何学 数学 物理 数学教育 算法
作者
Chuhan Wu,Liangchi Zhang,Peilei Qu,Shanqing Li,Zhenglian Jiang,Yan Wang
出处
期刊:International Journal of Mechanical Sciences [Elsevier BV]
卷期号:240: 107953-107953 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ijmecsci.2022.107953
摘要

This paper has developed a numerical strategy for predicting the interface stresses in metal strip rolling at a small reduction. Key rolling factors such as the roll elasticity, fluid lubrication, random asperity contacts, asperity-lubricant interaction, rolling speed and reduction were comprehensively integrated into the numerical analysis. The random asperity contact at the roll-strip interface was addressed by a statistical approach with considering the elastoplastic deformations of surface asperities. A transient average Reynolds equation was utilised to deal with the fluid flow subjected to the interruptions caused by the asperity contacts. With the aid of a dynamic explicit finite element analysis, a novel modularised strategy was established to systematically accommodate the mathematical models governing the above key rolling factors, which allows the affordable computation and the effective predictions of contact characteristics in the strip rolling. It was found that both the lubrication and microscale asperity contacts disturb considerably the contact stresses at the rolling interface, and that a proper selection of rolling conditions can reasonably regulate the stresses.
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