金属层合板轧制复合工艺国内外研究进展

金属层合板发挥了组元材料各自的优势,实现了单一金属不能满足的综合性能,是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,被广泛应用于航空航天、国防军工、交通运输和装备制造等领域.轧制法是金属层合板的主要制备方法之一,具有稳定连续化生产的优势. 本文主要综述了金属层合板轧制复合工艺国内外的研究进展,简述了机械啮合理论、金属键理论等目前被学者认可的几种金属层合板轧制复合假说,分类总结了热轧、冷轧、异温轧制、累积叠轧、异步轧制等复合工艺的优缺点及适用范围,同时通过工程法、流函数法和上限法等理论解析,分析了金属层合板轧制复合工艺技术方面的特点. 针对数值仿真中的待复合界面连接问题,归纳了粘合模型、共节点模型等界面处理模型及应力场、应变场、速度场等相关物理量定值或函数关系的复合判据.基于目前轧制复合工艺存在的不足,提出了研究团队国际首创的残余应力小、板形好且结合强度高的波纹轧制复合工艺,并对轧制复合工艺今后的研究重点作了展望.     

双金属复合轧制变形及厚比计算理论模型研究

双金属复合材料的厚比是其重要的技术指标之一，通过轧卡实验，在分析双金属复合轧制变形规律的基础上，推导出了双金属复合材料厚比计算的理论模型。用实测结果检验，其误差小于５％。     

双金属复合带材轧制压力的理论分析

用金属粉末－板带复合轧制法（Plating Powder and Rolling method）制备双金属复合薄板是昆明理工大学研究开发的一项新技术,本文在实验研究的基础上,提出了分析用PPR法复合轧制双属复合带材时轧制压力的力学模型,考虑了磨擦力在轧件与上下轧辊之间的区别,在此基础上导出了计算单位轧制压力的微分方程。     

不锈钢覆铝板的四层对称轧制复合

运用四层对称轧制复合法对不锈钢覆铝板的生产工艺进行了研究。通过与传统的二层非对称轧制复合对比，发现四层对称轧制复合法的生产效率提高了近１倍，制备的复合板较平直；在试验条件下以对称轧制复合时不锈钢、铝的延伸系数相差较小；四层对称轧制复合制备的复杂板的结合强度比二层非对称轧制复合的略大。     

固相异步轧制复合双金属材料工艺条件的确定

本文借助实验结果，得到了异步复合轧制压力吸产品结构强度的回归表达式，在此基础上建立了多目标最优化模型，通过运用极大模理想点法得到了固相异步复合铝钢双金属材料的最佳工艺条件。     

积分中值屈服准则解析厚板轧制椭圆速度场

为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.     

基于余弦速度场的厚板轧制力能参数建模

为建立一个预测精度可靠的轧制力模型,根据轧件变形时金属流动的特点提出了一个余弦速度场,并基于该速度场进行了相应的能量解析.该速度场能够严格满足体积不变条件、出入口速度边界条件以及几何方程,较好地满足了运动许可条件.建模过程中,基于分矢量内积加和法导出了轧制内部变形功率,解决了非线性Mises比塑性功率带来的积分问题.同...     

稳态塑性变形问题的上限解法

提出了用上限法分析稳态塑性变形问题的一般方法，用双流超几何函数法导出了通用的运行许可速度场的数学表达式，并对平辊轧制问题进行了讨论。     

非对称轧制力能参数与带钢张应力分布规律

为深入了解带钢轧制过程中非对称因素对轧制力能参数与带钢张应力分布的影响,应用ABAQUS非线性有限元软件对轧制过程进行二维建模及仿真分析,以轧辊驱动方式非对称、上下工作辊与带钢间接触摩擦润滑条件非对称以及存在异步轧制等3种非对称因素作为研究对象,计算并分析上述非对称因素及其程度对于轧后带钢内部张应力分布、轧制力以及轧制扭矩的影响规律,进而定量分析与比较3种非对称轧制因素对于轧制过程中的力能参数和厚向张应力分布规律的影响程度. 仿真计算表明：3种非对称轧制状态都会导致轧后带钢厚向张应力分布的不对称;3种非对称轧制状态都会明显改变轧制过程力能参数大小;与相应对称轧制状态相比,有些非对称因素可以不同程度地降低轧制力和轧制扭矩. 轧制过程中的非对称因素从不同的角度来分析,是利弊共存的.     

热双金属复合工艺及其发展趋势

热双金属复合工艺是其生产的关键环节,本文就各种热双金属复合工艺方法进行了分析对比,探讨我国热双金属复合工艺的发展趋势。     

连续式固相复合双金属及其应用

介绍了双金属带材的主要分类、制造方法、应用及发展趋势,明确了固相复合双金属冷复合和热复合工艺方法,均可生产出高质量的热双金属复合材。指出现阶段双金属带材品种不断丰富、精度不断提高,稳定化处理工艺向连续炉工艺过渡的发展趋势。     

包层钢筋轧制过程模拟的接触复合处理及实验研究

为了研究双金属包层钢筋轧制模拟过程中两种金属的接触复合状态,在MSC.Marc二次开发功能的基础上,提出了一种新的处理方法。通过编写子程序,分析接触面上节点的接触法向应力值是否超过该材料的变形抗力来判定两金属的接触复合状态。并与其它3种常用方法（接触面粘结、接触面共节点、直接接触）的模拟结果进行对比以及实验验证。结果显示：采用本文处理方法,轧制变形区上大部分节点的接触法向应力值超过了不锈钢的变形抗力,这些节点会与接触面发生粘结,并且在轧制过程中金属间能够产生轴向和周向的相对滑动,接触单元不会产生撕扯,模拟结果与实验结果较吻合,证明在包层钢筋轧制模拟过程中,金属间的复合状态可以通过节点的接触法向应力来判断。     

板带钢头部翘曲的有限元分析

为了减轻轧件头部翘曲给轧制过程带来的影响,根据现场轧制工艺,采用弹塑性有限元法建立了三维非对称轧制有限元模型。利用该模型分析热轧板带钢生产过程中轧件头部翘曲的产生机理,并研究了不同轧制工艺下的辊速比、上下表面温差、不同摩擦系数对轧件头部翘曲的影响规律。结果表明,随着压下量的增大,轧件头部翘曲量的增大趋势减缓,采用不同的配辊方案（异径比）可控制其头部翘曲的现象。     

不同入射角横向紊动射流流场的数值模拟

采用RNGk-ε湍流模型和标准k-ε对射流出射角度α=25°、35°、45°的横向紊动射流流场进行了数值模拟,结合SIMPLEC算法求解了适体坐标系下的控制方程,近壁区流动采用两层模型的壁面函数法处理,结果给出了射流与主气流速度比M为4、6和8时的速度场和湍动能。结果表明:M和α值是影响横向紊动射流的重要因素,M值增加,射流对主流场影响区域增加,α值变化,射流对主流场上游影响区域较大;并且通过与实验数值的比较,发现RNGk-ε模型对横向紊动射流流场的预测能力比标准k-ε模型有所改进。     

扇形流道内Stokes流动特性的数值模拟

针对低雷诺数下外壁旋转的扇形截面流道内的流动特性进行数值模拟,得到不同扇形角度下的速度、涡量及流函数的分布规律.研究结果表明:在低雷诺数下扇形流道内的三维Stokes流可以分解为两个二维流动,即压力降推动的轴向流及圆弧外壁旋转诱发的扇形腔内截面流;流道内的轴向速度和周向速度与扇形角平分线成对称分布关系,而径向速度成反对称关系;随着扇形角度的减小,流道内会出现多个涡流区域,各涡流区域内的速度场、涡量场及流函数均具有自相似性,说明外壁旋转的扇形流道内的流体具有混沌运动特征;雷诺数相同的情况下,流道内的涡量随着扇形角度的减小而增大,表明小角度扇形截面流道有利于流体的混合.     

基于FAIMS的高场非对称方波电源系统设计

设计了一种用于FAIMS（高场非对称波形离子迁移谱）系统的高场高频非对称方波电源。电源由驱动电路、脉冲成型电路、高通滤波器和补偿电压电路四部分组成。选用半桥结构产生脉冲电压,利用高通滤波器滤除高频方波中的直流分量,把正脉冲变成正负面积相等的非对称脉冲。建立了电路模型,通过实验验证了高场非对称脉冲电源模型建立的正确性。该电路能够输出峰峰值电压为1000V,方波频率为500kHz。     

冷连轧过程控制中轧制力和前滑模型的综合自适应

为了提高冷连轧过程控制系统中轧制力模型的设定精度,提出了一种轧制力和前滑模型的综合自适应算法.通过建立综合自适应目标函数,以变形抗力和摩擦系数模型中的自适应系数作为寻优参数,并采用Rosenbrock算法求解目标函数,可以同时得到满足轧制力模型和前滑模型计算精度的自适应系数.该模型自适应算法可成功应用于某1 450 mm冷连轧机组.结果表明,采用该模型的综合自适应算法后,轧制力设定精度显著提高,且满足在线控制要求.     

泄流状态下输气管道内检测器流场计算

针对输气管道内检测器运行速度控制问题,研究了在泄流状态下输气管道内检测器的流场计算方法.基于输气管道内检测器的运行原理,利用标准孔板流量计构造内检测器泄流孔模型.以计算流体动力学理论为基础,应用计算流体动力学软件ICEM CFD和ANSYS CFX11.0生成流场模型并进行了数值模拟,用流体流经标准孔板时的流场模拟泄流状态下输气管道内检测器的流场,实现了对气体流经标准孔板前后压力场、速度场的数值分析.利用计算所得结果对流体流经内检测器模型的一些特点进行了分析,并对泄流孔的不同孔径进行了模拟.研究结果表明：利用标准孔板流量计作为在泄流状态下的输气管道内检测器模型具有一定的尝试性,对进一步研究输气管道内检测器速度控制问题具有一定的辅助作用.     

波浪能发电“点头鸭”式稳态绕流数值模拟研究

以FLUENT软件为平台建立二维数值模型,对＂点头鸭＂在不同攻角不同来流速度下的稳态绕流进行了数值模拟。本文模拟得到了不同攻角和来流速度下＂点头鸭＂受到的波浪力,以及相同攻角下＂点头鸭＂在不同来流速度时的速度场,并进行了分析和对比。所得结论可为开发利用高效飘浮式波浪能发电装置提供理论依据。     

改进人工势场法的移动机器人路径规划

针对传统人工势场法应用于移动机器人路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型:使用势场强度代替力矢量进行路径规划;在障碍物的斥力势场中添加系数项,解决障碍物与目标点过近导致的目标不可达问题;考虑移动障碍物速度与机器人速度的影响,将速度信息引入到势场函数中;引入"填平势场"引导机器人走出局部极小点.在改进人工势场模型基...