轧辊是轧机中重要的部件。轧辊在轧制生产过程中处于复杂的应力状态中,尤其是热连轧机的轧辊工作环境恶劣,轧辊要与高温轧件、冷却水以及支承辊进行接触。在整个轧制生产中轧辊要承受由于冷却水引起的周期性热应力,轧制负荷所引起的接触应力、剪切应力以及残余应力等。大量的生产实践证明,裂纹的产生、疲劳破坏和轧辊表面的剥落是导致轧辊失效、影响其寿命的主要原因,而这些都与轧辊的受力状况密切相关。因此,如果能将轧辊所受的温度和载荷等综合因素考虑进来,对其应力、疲劳损伤及裂纹的产生原因做一个较深入和全面的了解,建立起一个符合实际工况的力学模型,并在这个基础上,对轧辊的疲劳寿命进行预测,这对提高产品质量,保证生产顺利进行有重大意义。本课题以某热连轧机的工作辊为研究对象,从传热学和力学角度对轧辊的温度变化及应力变化进行分析,并在此基础上对轧辊的疲劳使用寿命做了探讨。具体内容如下:首先,本文采用MSC.Marc有限元分析软件,建立了轧辊的三维模型并对轧辊进行温度场模拟,得到稳定轧制状态下的温度场;其次,以轧辊稳定轧制状态下的温度场为基础,考虑在轧制过程中轧辊所承受的各种载荷,建立起轧辊三维热力耦合分析模型,研究轧辊稳定轧制状态下的应力场分布规律;最后,讨论轧辊失效形式,对轧辊的疲劳寿命进行预测。