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三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺变形特性及层厚比调控

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中国有色金属学报 2023年第4期33卷 1038-1046页

作者：赵日东燕猛申惠赟郭来芬黄华贵燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心秦皇岛066004 燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004

本文以三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺作为研究对象,基于MSC.Marc生死单元法建立了二维热-力耦合模型并通过实验验证模型的可靠性;依据该模型获得铸轧区组元金属的变形特性及层厚比随工艺参数变化规律,并构建层厚比预测模型。结果表... 详细信息

本文以三层复合铝板固-液-固铸轧复合工艺作为研究对象,基于MSC.Marc生死单元法建立了二维热-力耦合模型并通过实验验证模型的可靠性;依据该模型获得铸轧区组元金属的变形特性及层厚比随工艺参数变化规律,并构建层厚比预测模型。结果表明:覆层在KISS点附近开始发生塑性变形,变形程度取决于KISS点高度。覆层厚度、铸轧速度对覆层层厚比的影响最为明显。基于该模型构建的层厚比预测模型具有较高的准确性,其最大相对误差仅为2.77%。最后,根据该预测模型,提出层厚比调控策略,即应先确定覆层厚度,随后匹配铸轧速度,最后调整浇铸温度与预热温度。

关键词：三层复合铝板固-液-固铸轧复合变形特性层厚比

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双金属板材异步轧制复合轧后层厚建模与分析

重型机械 2024年第2期 47-53页

作者：张文强陈亚飞梁佳乐杨若雯江连运南京钢铁股份有限公司宽厚板厂江苏南京210044 太原科技大学机械工程学院山西太原030024

根据双层金属复合板材同径异速异步轧制复合问题,利用流函数法和上界法建立了异步轧制轧后层厚的数学计算模型。进行异步轧制有限元模拟,将有限元模拟结果与理论结果进行对比,所建立的理论模型误差范围为2.55%~4.17%。该模型不仅可以快... 详细信息

根据双层金属复合板材同径异速异步轧制复合问题,利用流函数法和上界法建立了异步轧制轧后层厚的数学计算模型。进行异步轧制有限元模拟,将有限元模拟结果与理论结果进行对比,所建立的理论模型误差范围为2.55%~4.17%。该模型不仅可以快速计算轧后复合板的层厚比,在单一工况下,还能快速掌握不同工艺参数(压下量、初始板厚、异速比、层厚比)对轧后层厚比的影响规律,对设置和优化生产工艺提供了重要参考。

关键词：复合板异步轧制流函数法上界法层厚比

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上硬下软层状土中锚板抗拔承载特性研究

海洋工程 2024年

作者：舒健毋晓妮唐超陈锦剑李濡宇上海交通大学海洋工程国家重点实验室

锚板基础是一类在海工系泊系统中广泛应用的锚固基础，其特点是具有较高的承载力和稳定性。锚板的承载能力是基础设计的重要考虑因素，而承载能力与土体的性质密切相关。现有关于锚板承载力的研究多集中在单一均质土层中，对于层状土尤... 详细信息

锚板基础是一类在海工系泊系统中广泛应用的锚固基础，其特点是具有较高的承载力和稳定性。锚板的承载能力是基础设计的重要考虑因素，而承载能力与土体的性质密切相关。现有关于锚板承载力的研究多集中在单一均质土层中，对于层状土尤其是上硬下软这类层状土体中的承载特性认识不足。本研究基于数值分析，综合考虑层状土的分层性质，对锚板基础在硬黏—软黏层状土体及砂土—软黏土复合土体中的承载特性展开研究，分析锚板埋深、土层抗剪强度比、层厚比及土体性质等关键因素对锚板周围土体破坏模式和承载力的影响。结果表明：在硬黏—软黏土体中，随着抗剪强度比、层厚比的增加，极限承载力均显著增加；在砂土—软黏土体中，极限承载力同样随着层厚比的增加而增加，当下层软黏土中的锚板破坏进入局部破坏后，层厚比对承载力的影响逐渐减弱。本研究可以为上硬下软层状土中锚板基础的承载力确定提供计算方法和理论参考。

关键词：锚板基础抗拔承载力层状土埋深比抗剪强度比层厚比

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双层金属板材同速异径蛇形轧制复合变形研究

太原科技大学学报 2024年第3期45卷 236-242页

作者：乔福振国树东杨超杨瑞卿江连运太原科技大学机械工程学院太原030024 泰安市质量技术检验检测研究院山东泰安271000

采用ANSYS Multiphysics/LS-DYNA软件对Q345碳钢/NM400耐磨钢复合板轧制复合过程进行了有限元模拟,并开展蛇形轧制实验,验证了所建立有限元模型的准确性。总结了轧辊直径、错位量、摩擦条件和压下量对复合板变形行为的影响,结果表明,其... 详细信息

采用ANSYS Multiphysics/LS-DYNA软件对Q345碳钢/NM400耐磨钢复合板轧制复合过程进行了有限元模拟,并开展蛇形轧制实验,验证了所建立有限元模型的准确性。总结了轧辊直径、错位量、摩擦条件和压下量对复合板变形行为的影响,结果表明,其他工艺参数不变条件下,初始辊径和摩擦条件对复合板平直度的影响较大,初始辊径越大和摩擦系数越小,复合板越平直;错位量和压下量对复合板结合面处等效塑性应变的影响较大,错位量适当增大,压下量越大,复合板结合面处变形更充分;轧辊直径对复合板厚度比影响较大,轧辊直径越大,复合板层厚比越大。其中蛇形轧制错位量的调整可同时实现对板材厚度比、等效塑性应变和弯曲曲率的正向调控,证明了可以通过调整蛇形轧制的错位量获得形性兼优的金属复合板。

关键词：复合板蛇形轧制等效塑性应变层厚比弯曲曲率

强界面陶瓷层状复合材料优化设计的最佳层厚比探讨

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硅酸盐学报 2003年第8期31卷 743-747页

作者：苏盛彪包亦望杨建军中国建筑材料科学研究院北京100024

针对提高材料整体强度的目标,通过对材料中应力状态与几何结构因素关系的分析,给出了强界面层状材料优化设计的最佳层厚比原则。通过实验研究,探讨了Al_2O_3-14.31％ZrO_2/Al_2O_3-39.17％ZrO_2(质量分数,下同)层状材料的强度、断裂功... 详细信息

针对提高材料整体强度的目标,通过对材料中应力状态与几何结构因素关系的分析,给出了强界面层状材料优化设计的最佳层厚比原则。通过实验研究,探讨了Al_2O_3-14.31％ZrO_2/Al_2O_3-39.17％ZrO_2(质量分数,下同)层状材料的强度、断裂功和弹性模量等随着材料中残余应力的存在而发生变化的规律。Al_2O_3-14.31％ZrO_2/Al_2O_3-39.17％ZrO_2 3层材料的最佳层厚比理论计算值为4.14。实验结果表明,最佳层厚比在2.49～4.36之间。在最佳层厚比处,抗拉强度、弹性模量、断裂功和Vickers硬度均达到最佳值。实验进一步印证了理论分析的正确性。

关键词：氧化铝-氧化锆陶瓷层厚比层状陶瓷材料材料设计残余应力

316L/EH40不锈钢复合板变形行为及初始层厚比设计

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钢铁 2018年第10期53卷 46-53页

作者：金贺荣戴超段昌新王志勇燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

应用MSC.MARC软件建立不锈钢复合板热轧成形三维热力耦合有限元模型,对不锈钢复合板热轧过程进行数值模拟,研究压下量、变形温度和初始层厚比对轧制复合变形区EH40层和316L层厚比变化规律的影响,得到了在轧制复合变形区内双金属分层变... 详细信息

应用MSC.MARC软件建立不锈钢复合板热轧成形三维热力耦合有限元模型,对不锈钢复合板热轧过程进行数值模拟,研究压下量、变形温度和初始层厚比对轧制复合变形区EH40层和316L层厚比变化规律的影响,得到了在轧制复合变形区内双金属分层变形量和层厚比变化情况的分布规律。根据数值模拟结果,建立了复合板各组元变形量与压下量的近似关系式,得到了初始层厚比计算的经验公式。通过试验与经验公式计算出的初始层厚比进行对比验证,得出层厚比误差在10%以内,有效控制了复合板层厚比精度。

关键词：不锈钢复合板层厚比轧制复合数值模拟

云纹干涉法对不同层厚比的口腔金瓷修复体界面力学特性的研究

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医用生物力学 2004年第3期19卷 136-141页

作者：米红林方如华张修银同济大学固体力学教育部重点实验室上海200092 上海第二医科大学附属第九人民医院上海200011

目的　金瓷修复体 (PFM)兼具金属强度及陶瓷美观的优点 ,在口腔医学上得到了广泛的应用 ,但临床上仍常发生脱瓷并且又多发生在界面处 ,针对这种情况 ,通过研究不同层厚比的金瓷修复体试件梁的界面强度 ,以分析其破坏机理 ,为加工工艺提... 详细信息

目的　金瓷修复体 (PFM)兼具金属强度及陶瓷美观的优点 ,在口腔医学上得到了广泛的应用 ,但临床上仍常发生脱瓷并且又多发生在界面处 ,针对这种情况 ,通过研究不同层厚比的金瓷修复体试件梁的界面强度 ,以分析其破坏机理 ,为加工工艺提供参考。方法　采用云纹干涉法对界面开有贯穿裂纹和未开裂纹试件进行了四点弯曲实验研究 ,并与有限元计算结果进行了比较。结果　得到裂纹尖端及界面处的位移场、应力场 ,计算了界面断裂强度及应力等参量 ,并给出了试件制备、实验方法。结论　由于金瓷层厚比的不同导致金瓷横截面中性层位置发生改变 ,得出金瓷层厚比对金瓷修复体界面强度有很大影响。

关键词：金瓷修复体层厚比云纹干涉法有限元

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不同层厚比不锈钢/碳钢热压工艺和实验研究

不同层厚比不锈钢/碳钢热压工艺和实验研究

作者：康庚太原科技大学

学位级别：硕士

不锈钢/碳钢复合板因其具有两种材料的优良性能,如耐腐蚀、耐磨、强度高、易加工等特点,且又可以节约镍、铬等贵重金属,受到了研究人员的广泛关注。因此对于它们的生产方法、复合机理、结合强度、微观组织等进行了大量的研究,得出了不锈... 详细信息

不锈钢/碳钢复合板因其具有两种材料的优良性能,如耐腐蚀、耐磨、强度高、易加工等特点,且又可以节约镍、铬等贵重金属,受到了研究人员的广泛关注。因此对于它们的生产方法、复合机理、结合强度、微观组织等进行了大量的研究,得出了不锈钢/碳钢复合板在复合过程中的变化规律。本文在此基础上以不锈钢304和低碳钢Q235为研究对象,通过有限元模拟和真空热压实验,研究了两种金属材料在不同的压下率下,以不同的层厚比结合对复合板结合性能的影响,主要进行了以下工作:（1）利用Gleeble-3800热模拟试验机对低碳钢Q235和不锈钢304进行热压缩实验,通过设定不同的变形温度和应变速率,得出了两种材料的真应力-真应变曲线,由曲线可知流变应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;根据应力-应变曲线的峰值应力,计算得出了低碳钢Q235和不锈钢304的本构方程,为有限元的模拟提供了精确的材料模型。（2）利用有限元软件Deform-3D模拟不同压下率（25%、30%、35%、40%）下低碳钢Q235和不锈钢304的热压塑性变形情况,分析了两种金属结合界面应力场、应变场、温度场的变化情况,结果表明,应力值随着压下率的增大而增大,在复合板表面达到最大;由应变的变化规律可知,当压下率为25%时,低碳钢Q235与不锈钢304结合界面附近的应变值相差较大,说明变形不协调一致,复合程度较低;而当压下率大于30%时,两种金属结合界面附近的应变值相差较小,且趋势保持一致,复合程度逐渐提高,得出了低碳钢Q235与不锈钢304能结合的压下率范围。（3）利用实验室的500吨多向液压试验机进行了低碳钢Q235和不锈钢304的热压复合实验。通过控制垫块的厚度,得到了四种不同压下量的复合板。对同一压下率不同层厚比,同一层厚比不同压下率的复合板分别进行拉伸试验,结果表明当压下率相同时,不锈钢304与低碳钢Q235的层厚比为1:2时,能达到其他比例（1:1,1:5）的相同性能,且节约不锈钢材;当层厚比相同时,压下率为35%的复合板的力学性能最优,不需要较大的压下率就能满足实际的需求。本文通过有限元与实验相结合,研究了不锈钢/碳钢压制成形工艺及结合性能,为复合板的实际应用起到了参考价值。

关键词：不锈钢复合板热压成形工艺层厚比性能

316L/EH40复合板初始层厚比设计与热轧成形研究

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316L/EH40复合板初始层厚比设计与热轧成形研究

作者：戴超燕山大学

学位级别：硕士

不锈钢复合板是利用复合技术将物理、化学、力学性能不同的不锈钢复材和低合金钢基材,在热和力共同作用下产生冶金结合而制备的一种层状复合材料。由于基层与复层力学性能和塑性变形性能存在较大差异,热轧过程中各分层金属厚度和变形量... 详细信息

不锈钢复合板是利用复合技术将物理、化学、力学性能不同的不锈钢复材和低合金钢基材,在热和力共同作用下产生冶金结合而制备的一种层状复合材料。由于基层与复层力学性能和塑性变形性能存在较大差异,热轧过程中各分层金属厚度和变形量变化较为复杂,因此需要制定初始层厚比实现复合板各组元板厚精度控制,进而获得目标层厚比的复合板。本文以控制316L/EH40复合板板厚精度为目的,采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的手段,深入研究了复合板热轧成形机理。基于切片法理论建立了不锈钢复合板在轧制变形区轧制力数学模型,推导出轧制力及轧制力矩计算公式,改变不同轧制工艺参数条件下对轧制区间内连接点和中性点的相对位置以及各种应力分布规律进行了分析。通过理论值与仿真值相比较,验证了轧制力建模的正确性。基于MSC.Marc有限元软件进行热轧成形仿真,采用单道次轧制研究了在不同层厚比条件下沿厚度方向应力-应变分布规律;采用五道次可逆轧制得到沿厚度方向温度、应力/应变分布状况,并对热轧后界面处的残余应力和轧制力分布进行研究,为后续热轧过程中力学性能预测及工艺参数优化提供理论依据。基于几何法推导出初始层厚比,然后采用数值模拟技术进行热轧成形仿真,研究了在不同轧制压下率、变形温度和初始层厚比条件下层厚比变化规律,并确定出压下率和各分层变形量对热轧前后层厚比的关系;采用数值模拟与理论计算相结合的方法,确定出热轧前复合板各组元厚度匹配关系式,验证了理论建模的可靠性。利用Gleeble-3800热压缩实验机,得到不同压缩工艺条件下基层压缩试样,分析了基层材料高温条件下的变形行为,推导出EH40钢流变应力本构方程;并进行复合板热压缩实验,采用超声波测厚仪测定各位置基层和复层厚度值,分析不同工艺参数对层厚比变化的影响,验证了各组元初始厚度匹配的准确性。

关键词：不锈钢复合板轧制力模型数值模拟层厚比超声波测厚仪