环件轧制技术是一种生产无缝环件的特种加工工艺,它是通过局部连轧,将小直径厚截面的毛坯逐渐辗扩成大直径薄截面的环件,具有省力、节能、节材、生产率高、尺寸精度高、环件内部质量好、材料利用率高等优点,是锻造或其他制造技术所不可替代的。环件轧制过程具有平板轧制、异步轧制、多道次轧制及这些轧制的耦合性质,使得分析其变形过程非常困难。本文将对热轧厚板分析良好的条元分层法应用于大型环件热轧成形过程中,建立了完整的数学模型,形成了模拟大型环件热轧成形的新的理论方法——弧面条层法。本文在条元分层法的基础上,针对环件成形的特点,在厚度方向上建立了厚向位移模型,并针对环件轧制过程中存在的异步区的问题,推导了异步轧制时的摩擦力和轧制力的计算公式。按照条元分层法的思想推导出变形区金属的流动速度和应变速度、三向应力和前后张应力,然后求出总能量的表达式,利用最小能量法优化求解,进而得到变形区轧制压力、单位轧制压力、金属横向位移和应变的分布规律。为了验证计算模型的准确性,本文还利用DEFORM软件对环件热轧成形过程进行了仿真分析。通过将弧面条层法的计算结果和仿真分析结果进行比对,证明了该模型计算结果准确,可以用于工程计算。