1. 研究目的与意义（文献综述）

开卷机是轧钢生产线上的关键设备之一, 棱锥轴又是其关键部件。开卷机的轴为非易损更换件，出现断裂的情况不仅造成比较大的直接经济损失 , 而且对生产的正常进行也有很大的影响^[1]。棱锥轴由轴承档、短齿（传动）、锥面堆焊区（实现扇形板胀缩）三部分组成，由于没有中间零件，棱锥轴直径大，强度高，可承受较大的张力（通常可达400～ 600kn），常用于多辊可逆式冷轧机的大张力卷取和冷连轧机组的卷取机^[2]。对棱锥轴的失效分析即是从化学成分、断口 、显微组织和性能等方面 ,对该轴产生断裂的原因进行分析, 并提出改进的意见 ,供相关生产厂家参考^[1]。

对棱锥轴的失效进行分析，若仅采用实验的方法，成本与人力消耗很大，而当今日趋成熟的有限元分析技术给失效分析提供了新的思路。数值模拟是指利用 电子计算机，结合有限元或有限容积的概念，通过数值计算和图像显示来解决工程和物理问题的一种方法。有限元分析法在许多软件中都有应用，在各个领域都有极为广泛的研究，经查阅资料，有以下典例：

马福，王志伟，葛林林等学者借助 abaqus 有限元分析软件，对跨高比为 1.0 的普通连梁、半通缝双连梁及半通缝三连梁进行受力性能对比分析，得出半通缝三连梁是一种性能较优的连梁，值得设计人员考虑采用的研究结论^[3]。胡风，王志海等学者以汽车搬运车的骨架为研究对象，采用大型有限元仿真分析软件hypermesh建立有限元仿真模型，完成结构的自重分析，负载分析，以及负载条件下的加速度分析^[4]。杨艳萍；江明星；冯创友；黄盼等学者对货车转向架构架用 hypermesh 软件进行网格划分，参照 tb/t1335-1996 标准，利用 ansys 软件对其静强度和疲劳强度进 行分析，通过对计算结果的分析对构架结构做出优化，从而使构架满足了标准的要求^[5]。荆萌,刘凯等学者文以太阳能电池片串焊机中的核心部件焊带夹机构为对象，利用 solidworks 三维建模软件建 立了焊带夹机构的三维模型，对其进行了受力分析，并以 ansys workbench 软件作为分析手段对其进行了 静力学分析，验证了焊带夹机构的设计是合理可行的^[6]。除了中国学者，外国学者也对此有所研究，如venkadesh raman , monssefdrissi-habti , laurent guillaumat , aghihad khadhour 等人用数值模拟分析方法识别风力涡轮叶片的薄弱区域及加固措施，为风力机叶片设计人员提供良好的参考，提高设计阶段的精度，避免故障的发生^[7]。

2. 研究的基本内容与方案

1 基本内容

（1）文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；完成开题报告。

（2）选定分析软件，确定对棱锥轴淬火冷却温度场进行数值模拟的方案，并熟悉相关软件。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，完成开题报告。

第4-5周：选定分析软件，确定对棱锥轴淬火冷却温度场进行数值模拟的方案，并熟悉相关软件。

第6-8周：用有限元方法对该棱锥轴的淬火冷却温度场进行模拟分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]钟毅,廖红卫.开卷机棱锥轴断裂的失效分析[j].钢铁研究,2010,(5):43-45.

[2]郭红杰,张爱华,王亚军.大型棱锥轴加工技术应用[j].金属加工,2012,(20):39-