高纯度金属锌通常是通过电解的方法获得,电解的阴极板为花纹铝板。阴极花纹铝板的平直度直接影响着电解锌的质量和生产效率,对其平直度要求较高,因此要对阴极花纹铝板进行矫直处理。

本论文以某企业对阴极花纹铝板进行矫直的辊式矫直机为研究对象,基于板材的矫直理论,在分析阴极花纹铝板的矫直过程和矫直机理,对矫直过程进行数值模拟仿真和各矫直参数对矫直效果的影响等方面做了如下工作： (1)分析了国内外辊式矫直机的研究现状,探讨了阴极花纹铝板辊式矫直机的矫直机理。 (2)通过对阴极花纹铝板的力学性能试验,对阴极花纹铝板的机械性能有了进一步的了解,为后续的模拟仿真提供准确的力学性能参数。并根据阴极花纹铝板的材料特性及结构特点,通过分析比较,采用辊式矫直的方式进行矫直。 (3)在材料力学与弹塑性力学的基础上,对阴极花纹铝板的弯曲理论以及矫直理论进行了分析。通过对矫直方案的比较,采用大-小变形混合矫直方案对阴极花纹铝板进行矫直,分析计算得出了混合矫直方案下的辊距、辊径、辊速、压弯挠度及压下量,并利用MATLAB编写相关程序,得出辊数及各辊处矫直曲率比、残留曲率比,为矫直机的计算机模拟分析提供仿真参数。 (4)由于阴极花纹铝板的特殊结构,在矫直过程中可能会出现跑偏现象,针对这一问题,对矫直设备提出了相应的设计方案。 (5)运用ANSYS/LS-DYNA软件对阴极花纹铝板的矫直进行数值模拟,并在仿真分析过程中解决了质量缩放、穿透问题及体单元负体积的关键技术问题,利用LS-DYNA得到对阴极花纹铝板矫直过程的数值模拟结果,通过分析各矫直参数对矫直效果的影响,得到了比较合理的矫直参数。 论文所运用的研究方法和研究成果具有一定的生产指导意义,为企业阴极花纹铝板辊式矫直机的设计开发提供参考。