Model-based parameter identification of comprehensive friction behaviors for giant forging press

A new experimental apparatus was set up to investigate the actual fi-iction characteristics on the basis of speed control of the serve system.A modified friction model was proposed due to real time varying deformation resistance.The approach to identify the parameters of comprehensive friction behaviors based on the modified model was proposed and applied to the forging press.The impacts on parameters which the external load had were also investigated.The results show that friction force decreases with velocity in the low velocity regime whereas the friction force increases with the velocity in the high velocity regime under no external load.It is also shown that the Coulomb friction force,the maximum static friction force and the vicious friction coefficient change linearly with the external load taking the velocity at which the magnitude of the steady state friction force becomes minimum as the critical velocity.     

阳极氧化处理增强Al-Li合金胶接板剪切强度的机理

为揭示磷酸阳极氧化处理后Al-Li合金胶接接头剪切强度大幅度增强的机理,分别对其进行机械打磨和磷酸阳极化表面处理,并选用不同的分析仪器对表面处理后的Al-Li合金表面微观形貌、粗糙度、表面润湿性和表面自由能进行测试计算和分析。结果表明,机械打磨后仅在Al-Li合金表面留下纵横交错的沟槽,而磷酸阳极化处理后使得Al-Li合金表面产生了微观粗糙的多孔膜,增加了胶层与合金表面的接触面积,改善了胶质分布的均匀性;磷酸阳极化处理后Al-Li合金表面自由能明显提高,改善了粘接界面的润湿性能。两方面的共同作用,使得胶接界面的抗剪切能力大幅提高。     

基于MARC二次开发的连续铸轧热力耦合分析

综合考虑辊套与铸轧板的弹塑性变形对温度场和应力场的影响，建立铝带坯双辊连续铸轧过程的二维动态热力耦合计算模型；为了建立铸轧过程复杂的边界条件和热接触条件，采用纯铝高温本构关系和接触热阻数值模型，用Fortran对MARC进行二次开发；采用更新的拉格朗日方法进行分析，得出铝带坯连续铸轧过程的温度场和应力场的分布；分析比较不同铸轧速度对铸轧板坯和铸轧辊温度场和应力场的影响。     

大型液压机驱动系统摩擦补偿控制

为提高大型液压机驱动系统控制精度,提出了基于改进型Lu Gre摩擦模型的补偿控制方法。建立了液压机驱动系统的动力学模型,通过改进型Lu Gre模型来描述液压机的综合摩擦特性。分别设计了PID控制器、2自由度PID控制器以及模糊自适应控制器,通过仿真实验验证了补偿方案的有效性,并对比分析了3种补偿控制方案的效果。仿真结果表明:采用模糊自适应补偿控制方案效果最优,2自由度PID补偿控制方案次之,常规PID补偿效果最差。当以正弦运动作为驱动系统的输入信号时,采用模糊控制补偿方案的速度跟踪均方误差(Mean Square Error,MSE)能从PID补偿方案的5.771×10-3减小至5.903×10-4。采用模糊自适应补偿方案能有效地抑制摩擦对液压机驱动系统低速性能的不利影响,可显著提高其动态跟踪性能。     

考虑制造误差的模锻压机C形板组配顺序研究

以800MN巨型模锻压机为研究对象,运用商用软件Marc,建立了并行承载C形板组结构的三维有限元模型,分析了由制造误差而形成的承载部件典型组配方式,研究了不同组配方式和不同承载板数量下关键部件的应力畸变规律,得到了保证力流均匀传递的并行承载结构组配规律。     

基于MARC平台的连续铸轧热力耦合分析

综合考虑辊套与铸轧板的弹塑性变形对温度场和应力场的影响，建立了铝带坯双辊连续铸轧过程的二维动态热力耦合计算模型；通过热模拟试验得出了纯铝高温流变本构关系和接触热阻计算模型；在MARC有限元分析软件平台上开发了粘塑性材料本构用户子程序URPFLO．F和接触表面传热系数用户子程序UHTCON．F；采用更新的拉格朗日方法（UL法）进行分析，得出铝带坯连续铸轧过程温度场和应力场的分布。实例计算表明，所得结果与实测结果相吻合，模型和子程序能够很好地应用于连续铸轧过程的计算与研究。     

基于局部Lipschiz映射的模锻压机非线性摩擦自适应补偿

模锻压机在国防、军工行业中具有极为重要的作用.然而低速运行时的模锻压机极易出现速度不稳定、抖动、甚至爬行等现象,非线性摩擦力是造成该现象的关键因素.为提高模锻压机低速运行时的稳定性,设计了一种自适应控制方法来补偿非线性摩擦力.该控制方法是在LuGre模型的基础上,通过使用局部Lipschiz映射来更新摩擦模型的参数,并且使用双曲函数来减轻控制系统的抖振,随后定义了1个Lyapunov函数并验证了该控制方法的稳定性.Matlab/Simulink环境下的仿真结果显示,该控制方法相比于传统PID控制方法,能够提高模锻压机低速运行时的响应速度和稳定性.     

基于SPWM技术的铝电磁场快速铸轧控制系统

介绍了一种基于SPWM技术的铝电磁场快速铸轧变频控制系统,分析了系统的工作原理、硬软件结构及控制模式,并且对系统特性进行了实验.实验表明,该系统可以对电磁感应器产生的复合磁场进行控制,且控制精度高、可靠性高、动态性能好,满足铝电磁场快速铸轧的基本要求.     

800MN巨型模锻液压机同步平衡缸的设计及其优化

800MN巨型模锻液压机是关系国家安全、经济发展的战略性设备,也是航空制造业的基础性设备。同步控制系统是巨型模锻液压机上必备的关键装置,其同步控制性能的好坏将直接决定产品的质量,而同步平衡缸则是同步控制系统中的关键部件。通过建立力学模型,设计了同步平衡缸。并借助MARC软件对其进行有限元分析,对结构薄弱之处进行了优化,有效的减小了活塞的挠曲程度,降低了活塞承受的弯曲应力,同时连接轴与活塞等效应力大幅下降。为同类产品的设计提供了参考。     

基于扩展有限元模型的动态应力强度因子计算

为准确计算基于扩展有限元法（XFEM）的裂纹扩展模型中的应力强度因子,在ABAQUS软件中建立中心裂纹平板和三点弯曲的XFEM模型,采用相互作用积分法,通过用户子程序接口分别实现了Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式下裂纹扩展过程中应力强度因子的计算;研究了网格密度与积分半径对XFEM模型应力强度因子计算精度的影响规律,研究结果表明：当网格密度因子为0.012~0.016、相对积分半径为3时,应力强度因子收敛至稳定值,计算误差不超过3%。利用所提方法与程序计算了单边带孔疲劳裂纹扩展试样的动态应力强度因子,试验结果表明：基于Paris理论预测的剩余寿命与疲劳试验结果误差为5.3%,进一步验证了所提方法与程序的正确性。