基于平均流量理论的轧制润滑动力学数值分析

基于Patir-Cheng平均流量理论,建立了考虑轧制界面粗糙度和轧件表面波纹度影响的混合润滑动力学方程.并以实验室冷轧硬铝过程为例,通过数值分析方法研究了表面波纹度、表面粗糙度、润滑液粘度系数等因素对于轧制界面压力和摩擦力的影响.     

直动型溢流阀的流固耦合建模与动态特性研究

直动型溢流阀被广泛用于水下动力设备的供能调节,但下潜水深的变化时常使得其动态稳定性无法保证,以至于在到达一定水深之后,溢流阀阀口会出现异常的压力波动现象,影响其正常的工作状态。为此,开展流固耦合分析,建立了直动型溢流阀的两自由度动力学模型。通过无因次化后模型的求解,实现了对试验测试信号中振动深度的准确复现,并进一步分析了溢流阀阀芯的轴向和纵向振动状态随水深的变化,以及在部分深度下阀芯振动的多稳态共存现象。所建立的动力学模型中的非线性因素为试验测试信号中发现的压力波动特征提供了理论解释,从而为通过对溢流阀的优化设计来解决溢流阀的大振幅脉冲振动提供了模型支撑。     

金属薄板滚压冲裁过程数值模拟及模具参数

研究了在没有压下辊的情况下滚压冲裁过程的运动学特性,据此提出了通孔滚压冲裁模具的设计方案.在此基础上,利用ABAQUS有限元软件进行了基于Shear Failure韧性断裂准则和任意拉格朗日一欧拉自适应网格技术的45号钢薄板滚压冲裁过程有限元仿真,分析了主要参数对断面质量的影响.仿真结果表明:方形孔滚压冲裁时,前后刃口依次经历板带弯曲、凸模压入、裂纹产生和发展、断裂和凸模拔出五个阶段;滚压冲裁断面的主要质量缺陷包括断面垂直度、毛刺、塌角、压痕等;影响滚压冲裁断面质量的主要因素包括侧隙、凸模高度、辊子半径等.减小标称侧隙和凸模高度、增大辊子半径均会使断面质量提高,其中又以对断面垂直度和毛刺高度的影响更为明显.对于45号钢一类的碳钢,后刃口标称侧隙以板厚的5%-10%为宜,前刃口标称侧隙可以更小:辊子半径应以大于板厚的100-150倍为宜;在保证板材完全断裂的前提下,应使凸模高度尽量减小.      

基于OGY方法的间隙非线性齿轮系统混沌控制

针对单级间隙非线性齿轮系统在部分参数区域发生的混沌运动,运用OGY(Ott-Grebogi-Yorke)控制原理以两种途径实现了混沌吸引子内部不稳定周期轨道的稳定化。考虑到经典OGY方法只适用于离散动力系统的局限性,根据系统运动方程及其变分形式,指出了将OGY控制算法直接应用于周期性连续时间系统的方法和步骤;对于系统方程未知的情形,根据系统轨线频闪数据时间序列,从中提取不稳定周期轨道及计算参数扰动所需的信息,实现了混沌控制。通过数值模拟比较了采用这两种途径的控制效果。     

工艺参数对热轧机振动固有特性影响分析

 某钢厂热连轧生产线F2机架在轧制薄规格产品时发生了强烈的振动现象。为了更好地识别轧机振动的类型,抑制轧机振动,需对轧机系统的固有特性进行全面分析。考虑水平、扭转和垂直系统的振动,并考虑带钢和轧机系统的耦合作用建立热轧机11自由度振动模型,分析轧机系统在无带钢下的固有特性,并分析各阶模态对惯性参数和弹性参数的灵敏度。同时分析带钢和轧机耦合作用下前后张力、入口厚度、出口厚度、摩擦因数、变形抗力等工艺参数对轧机系统固有特性的影响。研究结果表明,带钢和轧机相耦合成一种变结构系统,系统固有特性随着工艺参数的变化而变化,工艺参数主要通过改变第4阶模态和第10阶模态来影响系统固有特性。不同的工艺参数对轧机系统固有特性的影响程度不同,入口厚度影响最为显著,可以通过改变工艺参数来改善系统固有频率。可以为轧机振动类型的识别和振动的抑制提供指导。     

基于FDA-LSTM的冷轧过程多源异构时序数据处理及颤振预测EI北大核心CSCD

冷连轧颤振诱发机理复杂多变,颤振问题的解决需要通过大数据驱动的信息挖掘对机理模型进行补充。该研究针对某冷连轧机现场采集的工艺参数及振动数据,通过函数型数据分析(functional data analysis,FDA)方法进行预处理,实现多源异构时序数据的频率协同;采用SelectKBest算法对影响颤振的多种工艺参数进行特征选择,筛选出与振动相关性较强的因素,构造样本空间;基于长短时记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络建立振动能量值的预测模型,并与径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络、循环神经网络(recurrent neural network,RNN)模型进行比较。结果表明,LSTM模型具有较高的预测精度,同时采用阈值法验证该模型能有效地预测颤振的发生。     

转速激励下齿轮系统拍击振动的分岔特性

在考虑齿轮轴偏心质量、主动轴转速波动、轮齿时变啮合刚度及齿轮副齿侧间隙的情况下,建立了齿轮传动系统拍击振动分析的集中质量模型。计算了主动轴转速波动激励下齿轮传动系统振动性态随负载力矩变化的分岔规律。计算结果表明,随着负载力矩的减小,齿轮副依次出现三种振动状态,即:①完全啮合的振动状态; ②仅有齿面碰撞的脱啮碰撞振动状态;③同时具有齿面碰撞和齿背碰撞的脱啮碰撞振动状态。通过倍周期分岔, 系统振动由周期转变为混沌,而在混沌区域中还存在一些周期窗口。齿轮副在振动状态转变的过程中均出现了跳跃现象,而跳跃过程的振动周期并不改变。分岔过程揭示出系统具有复杂的非线性特征。     

基于机器学习的滚筒式飞剪剪切质量预测

滚筒式飞剪剪切质量与剪刃重叠量、侧向间隙等参数的取值密切相关,参数匹配不当不仅会影响断面质量,也会使刀具磨损严重,甚至出现剪不断的问题。为了预测选定参数下飞剪的剪切质量以选择合理的工艺参数,通过DEFORM-3D仿真了不同工艺参数下的飞剪剪切过程,运用机器学习算法分别对剪切断面质量和整体剪切效果建立了预测模型。测试集在剪切断面质量的预测模型上准确率接近90%,在整体剪切效果预测模型上的误差小于15%,两类模型为现场选择剪切工艺参数和智能化生产提供了理论指导。     

轧制界面非稳态流体润滑轧制特性

针对轧制过程非稳态及润滑特性,通过流体力学分析,建立稳态、非稳态轧制变形区油膜厚度分布模型,提出油膜波动系数以研究油膜厚度的绝对波动,应用卡尔曼微分方程分析了稳态、非稳态轧制界面应力分布,并以稳态应力分布为基础提出应力波动系数以研究变形区应力的绝对波动.结果表明:稳态下压下率增加,轧制界面油膜变薄,压应力、切应力均增加;非稳态下随着入口板带厚度等扰动因素的波动加剧,油膜波动系数变大,绝对波动加剧;不同时刻非稳态压应力波峰的位置和数值都会发生变化;相比于切应力,油膜波动对压应力的影响比较大,当油膜厚度发生6.33%的绝对波动时,压应力和切应力分别产生1.17%和0.24%的绝对波动.      

间隙非线性齿轮系统周期解结构及其稳定性研究

基于含有间隙的单自由度齿轮系统非线性动力学模型,运用伪不动点追踪法探讨了系统状态空间中同时存在的多重周期解,研究了阻尼参数和激励频率变化时系统周期解结构的变化,并进一步由预测—校正算法研究了各周期解的稳定性及分岔情况。研究结果表明,伪不动点追踪法可以有效地用于求解非线性动力系统的多重周期解结构,并可为周期运动的稳定性和分岔规律的研究提供良好的迭代初值,而系统的稳定性分岔规律则有助于更加细致地研究通向混沌的途径。