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轧辊是轧机最重要的部件之一，在轧制过程中，轧辊周期性地受到板带的传热、冷却水和空气的冷却，以及支持辊和板带对轧辊的挤压作用，在其表面会产生疲劳破坏。 本文的研究对象是某钢厂的四辊轧机，在ANSYS平台中通过命令流建立轧辊轧制的有限元模型，对轧制过程中的不同轧制工艺下的热应力和结构应力进行分析，得到主要轧制工艺参数对热应力和结构应力的影响，然后进行耦合应力分析，并在耦合应力分析的基础上计算轧辊表面的疲劳寿命。具体内容如下: (1)建立了轧辊的1/4网格模型用于热分析，使用ANSYS的APDL语言编写了施加轧辊表面的温度边界条件的命令流，对轧辊的受热和冷却过程进行模拟;编写了用于循环提取温度载荷并将其作为体载荷施加到新模型上的语句，以求出温度变化引起的热应力。得到了轧辊在轧制过程中的温度场和热应力，以及热应力随着主要轧制参数的变化规律。 (2)基于ANSYS/LS-DYNA平台，建立了轧辊-扎件-支承辊多体动力接触模型，对轧机轧制过程进行了仿真，得到了轧制力随轧制时间的变化规律，得到了结构应力随时间的变化规律，使用曲线拟合技术对得到的轧制力数据进行处理。同时还研究了轧制过程中不同轧制工艺参数下轧辊受到的轧制力、结构应力的变化规律。建立了轧辊耦合应力仿真的三维模型，给出了轧辊耦合应力分析的方法和流程，求出了热应力和结构应力的耦合应力。 (3)讨论了轧辊的失效形式以及失效原因。然后用算出的耦合应力数据对轧辊进疲劳寿命进行了计算，最后用修改轧制工艺参数的方式改进了轧辊疲劳寿命。 综上所述，得到了主要轧制工艺参数对热应力和结构应力的影响规律，使用热应力和结构应力的耦合应力对轧辊进行疲劳寿命预测，计算出的疲劳寿命和生产实测的疲劳寿命比较接近，并对疲劳寿命进行了改进。