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高純度金屬鋅通常是通過電解的方法獲得,電解的陰極板為花紋鋁板。陰極花紋鋁板的平直度直接影響著電解鋅的質量和生產效率,對其平直度要求較高,因此要對陰極花紋鋁板進行矯直處理。

本論文以某企業對陰極花紋鋁板進行矯直的輥式矯直機為研究對象,基于板材的矯直理論,在分析陰極花紋鋁板的矯直過程和矯直機理,對矯直過程進行數值模擬仿真和各矯直參數對矯直效果的影響等方面做了如下工作： (1)分析了國內外輥式矯直機的研究現狀,探討了陰極花紋鋁板輥式矯直機的矯直機理。 (2)通過對陰極花紋鋁板的力學性能試驗,對陰極花紋鋁板的機械性能有了進一步的了解,為后續的模擬仿真提供準確的力學性能參數。并根據陰極花紋鋁板的材料特性及結構特點,通過分析比較,采用輥式矯直的方式進行矯直。 (3)在材料力學與彈塑性力學的基礎上,對陰極花紋鋁板的彎曲理論以及矯直理論進行了分析。通過對矯直方案的比較,采用大-小變形混合矯直方案對陰極花紋鋁板進行矯直,分析計算得出了混合矯直方案下的輥距、輥徑、輥速、壓彎撓度及壓下量,并利用MATLAB編寫相關程序,得出輥數及各輥處矯直曲率比、殘留曲率比,為矯直機的計算機模擬分析提供仿真參數。 (4)由于陰極花紋鋁板的特殊結構,在矯直過程中可能會出現跑偏現象,針對這一問題,對矯直設備提出了相應的設計方案。 (5)運用ANSYS/LS-DYNA軟件對陰極花紋鋁板的矯直進行數值模擬,并在仿真分析過程中解決了質量縮放、穿透問題及體單元負體積的關鍵技術問題,利用LS-DYNA得到對陰極花紋鋁板矯直過程的數值模擬結果,通過分析各矯直參數對矯直效果的影響,得到了比較合理的矯直參數。 論文所運用的研究方法和研究成果具有一定的生產指導意義,為企業陰極花紋鋁板輥式矯直機的設計開發提供參考。