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感应加热CFRP温度控制算法

东北大学学报（自然科学版） 2022年第1期43卷 17-23,39页

作者：许家忠赵辉付天宇张成东哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

为了解决在电磁感应加热碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)过程中,因系统抗干扰性弱、响应速度慢导致的CFRP成型质量差的问题,提出了一种基于改进粒子群优化的模糊PID(improved particle swarm optimization f... 详细信息

为了解决在电磁感应加热碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)过程中,因系统抗干扰性弱、响应速度慢导致的CFRP成型质量差的问题,提出了一种基于改进粒子群优化的模糊PID(improved particle swarm optimization fuzzy PID,IPF-PID)控制算法,利用IPF对PID三个参数进行寻优和自调整.该算法结合PSO和Fuzzy-PID算法的优点,在避免了陷入局部最优的同时,保证控制精度和最佳的寻优性能.结果表明,该算法在增强控制器的自适应能力和减小调整时间方面效果显著.比传统的PID算法具有更小超调和稳态误差,更适用电磁感应加热CFRP温度控制系统.

关键词：感应加热粒子群算法模糊控制碳纤维增强复合材料辨识

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感应加热破碎型钢混凝土构件试验研究

工程力学 2022年第4期39卷 100-112页

作者：许崇浩郑文忠胡明亮王英结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工信部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

感应加热破碎型钢混凝土(SRC)时,型钢直接被电磁感应加热,混凝土依靠型钢热传导被加热,型钢与混凝土之间产生温度差和变形差,为实现型钢与混凝土之间的分离提供可能。开展了6根无混凝土保护层和8根有混凝土保护层型钢混凝土试件的感应... 详细信息

感应加热破碎型钢混凝土(SRC)时,型钢直接被电磁感应加热,混凝土依靠型钢热传导被加热,型钢与混凝土之间产生温度差和变形差,为实现型钢与混凝土之间的分离提供可能。开展了6根无混凝土保护层和8根有混凝土保护层型钢混凝土试件的感应加热分离试验,试验结果表明:不同试件内型钢的温升曲线趋势基本相同,即型钢温度在450℃以下时,型钢升温较快,约为30℃/min~50℃/min;当型钢温度在450℃~700℃时,型钢温升变慢,约为20℃/min~30℃/min;当型钢温度达到700℃后,型钢温升平缓。当型钢温度不高于700℃时,随着型钢温度的升高,型钢与混凝土之间温度差及膨胀差基本呈线性增加。型钢与混凝土的膨胀差主要与型钢腹板高度相关,当型钢腹板高度为300 mm,膨胀差不小于1.80 mm时,可方便型钢与其所辖混凝土的分离;当型钢腹板高度为400 mm,膨胀差不小于2.12 mm时,可方便型钢与其所辖混凝土的分离。

关键词：型钢混凝土结构温升曲线试验研究感应加热膨胀差

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感应加热异温轧制制备钢/铝复合板

金属学报 2020年第2期56卷 231-239页

作者：肖宏许朋朋祁梓宸吴宗河赵云鹏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

采取感应加热的方法异温轧制制备钢/铝复合板,整个过程处于一种Ar气保护氛围,研究了钢/铝复合板的结合性能和微观组织,并与冷轧工艺进行对比,分析了异温轧制工艺对结合性能的影响。结果表明:异温轧制的复合板由于钢层加热温度高于钢的... 详细信息

采取感应加热的方法异温轧制制备钢/铝复合板,整个过程处于一种Ar气保护氛围,研究了钢/铝复合板的结合性能和微观组织,并与冷轧工艺进行对比,分析了异温轧制工艺对结合性能的影响。结果表明:异温轧制的复合板由于钢层加热温度高于钢的动态再结晶温度,轧后碳钢组织出现等轴晶粒,发生了动态回复和再结晶,并且在钢侧近界面处产生一层平均晶粒尺寸约为5μm的等轴细晶区,相比于冷轧复合板,大大降低了复合板的加工硬化现象。异温轧制的钢/铝复合板微观界面贴合紧密,无孔洞和间隙,跨界面的Al和Fe元素扩散宽度达到2.4μm,复合板达到了良好的冶金结合状态,并且近界面的细晶区改善了板材性能,使得异温轧制复合板的剪切强度远高于冷轧板,在45%压下率下达到了85 MPa,是同等压下率冷轧复合板剪切强度(12 MPa)的7倍,冷轧板断裂发生在钢/铝结合面处,为脆性断裂,而异温轧制的复合板断裂发生在铝合金基体,剪切断面存在大量韧窝,呈现塑性断裂特征。

关键词：钢/铝复合板感应加热异温轧制剪切强度显微组织

采用感应加热摩擦法在电磁屏蔽金刚石表面涂覆Ti涂层

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稀有金属材料与工程 2023年第12期52卷 4238-4244页

作者：秦拓于爱兵李毅邹翩王贵林宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211

提出一种在金刚石表面制备Ti涂层的新方法,将感应加热到一定温度的Ti棒,在电磁屏蔽保护下的聚晶金刚石表面以旋转挤压的方式进行摩擦涂覆,实现金刚石表面的金属化。通过红外测温仪测试聚晶金刚石表面温度,利用扫描电子显微镜观察Ti涂层... 详细信息

提出一种在金刚石表面制备Ti涂层的新方法,将感应加热到一定温度的Ti棒,在电磁屏蔽保护下的聚晶金刚石表面以旋转挤压的方式进行摩擦涂覆,实现金刚石表面的金属化。通过红外测温仪测试聚晶金刚石表面温度,利用扫描电子显微镜观察Ti涂层的界面形貌、内表面形貌以及聚晶金刚石/硬质合金之间的界面形貌,采用X射线衍射仪检测Ti涂层内表面物相组成,通过能谱分析仪对Ti涂层界面和内表面进行元素分析。结果发现:高温Ti棒与聚晶金刚石表面进行摩擦涂覆,在聚晶金刚石与Ti涂层界面处发生了C、Ti元素的相互扩散,且在界面处产生点状碳化物TiC。将聚晶金刚石置于具有电磁屏蔽保护的装置中,可有效避免聚晶金刚石/硬质合金界面处的热损伤。Ti涂层的形成过程可分为3个阶段:新鲜表面相互接触、初始扩散、扩散带形成。本文提出的感应加热摩擦法工艺简便,能够显著提高涂覆效率,可以有效避免金刚石热损伤。

关键词：金刚石金属化感应加热电磁屏蔽

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齿轮移动感应加热温度均匀性研究

东北大学学报（自然科学版） 2023年第6期44卷 808-815,848页

作者：赵玉倩王珊文怀宇韩毅东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 大连大学机械工程学院辽宁大连116622 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

风电齿轮体积庞大､结构较复杂且在感应加热时存在端部效应,导致难以实现齿廓及齿宽的均匀加热,影响最终强化质量.本文以平均温度､最大温差和相对温度浮动率作为加热效果判定指标,研究了风电齿轮在扫描感应加热过程中沿齿廓及沿齿宽方向... 详细信息

风电齿轮体积庞大､结构较复杂且在感应加热时存在端部效应,导致难以实现齿廓及齿宽的均匀加热,影响最终强化质量.本文以平均温度､最大温差和相对温度浮动率作为加热效果判定指标,研究了风电齿轮在扫描感应加热过程中沿齿廓及沿齿宽方向的温度场,并对齿轮相变和淬硬情况进行分析.研究发现,一定范围内的温度均匀性在齿宽方向由齿顶至齿底逐渐提升,其原因在于齿形结构厚度的剧烈变化.在稳态位置经感应淬火强化的齿轮,齿廓方向淬硬层深度整体上几乎与宏观相变层深度保持一致,过渡区域相对较窄.阐明了齿轮扫描感应加热的效果以及强化结果,为高性能钢铁材料在风电领域广泛应用提供了研究基础.

关键词：齿轮风电感应加热温度均匀性淬硬层

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基于模糊控制的悬浮转子感应加热方法

中国惯性技术学报 2023年第8期31卷 839-843,848页

作者：李东峰李冬梅张嵘贺晓霞清华大学精密仪器系北京100084

针对真空悬浮金属球转子在启动后升温缓慢、热平衡所需时间长的问题,提出了一种基于模糊控制的金属球转子感应加热方法。首先,分析了通过在真空悬浮转子外部施加旋转椭圆磁场,对转子进行感应加热的机理,并推导了零施矩感应加热的条件。... 详细信息

针对真空悬浮金属球转子在启动后升温缓慢、热平衡所需时间长的问题,提出了一种基于模糊控制的金属球转子感应加热方法。首先,分析了通过在真空悬浮转子外部施加旋转椭圆磁场,对转子进行感应加热的机理,并推导了零施矩感应加热的条件。其次,通过建立以转子转速为反馈的闭环控制,利用模糊控制算法调整两路正弦控制信号的相位差,实现零施矩感应加热快速提高转子温度。最后,对所提方法进行了实验验证,实验结果表明,加热阶段恒速控制精度优于0.02 r/s,转子从室温升至工作温度的热平衡效率提升75%以上。所提方法在保证真空悬浮转子恒速控制精度的条件下,显著缩短了转子热平衡时间,可为工程应用提供参考。

关键词：悬浮转子热平衡感应加热模糊控制

纤维排布对CFRP感应加热固化成型过程影响表征

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 198-207页

作者：付天宇杨宁古云飞许家忠蒋悦李斌常州信息职业技术学院智能装备学院常州213164 山西大同大学计算机与网络工程学院大同037009 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 重庆市特种设备检测研究院重庆401120

在采用电磁感应加热方式实现碳纤维复合材料(CFRP)加热固化成型的过程中,如何准确表征材料各组成部分的属性参数状态对研究材料加热过程中温度、固化度及应力场分布至关重要。根据纤维实际铺层方式对材料各组成部分进行独立表征,以及碳... 详细信息

在采用电磁感应加热方式实现碳纤维复合材料(CFRP)加热固化成型的过程中,如何准确表征材料各组成部分的属性参数状态对研究材料加热过程中温度、固化度及应力场分布至关重要。根据纤维实际铺层方式对材料各组成部分进行独立表征,以及碳纤维壳体的等效电-磁-热特性建立了CFRP感应加热有限元细观分析模型,将纤维织构和树脂基体单独建立,实现CFRP在感应加热过程中其内部纤维织构中物理场的变化规律以及对材料整体升温变化规律进行系统分析。通过该模型计算了材料温度、固化度及应力场分布的变化规律,揭示了碳纤维排布对材料感应加热效果的影响,并根据感应加热实验验证了该模型可以准确表征各物理场的分布状态。为研究CFRP在感应加热中各物理场变化规律提供了有效的计算模型和分析方法。

关键词：碳纤维感应加热温度场固化度应力场

感应加热温度对冷-热轧制成形钛/钢复合板界面的影响

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工程科学学报 2020年第12期42卷 1639-1646页

作者：白于良李晶琨刘雪峰王怀柳代广霖北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 攀钢集团成都钛材有限公司江油分公司江油621701

对钛/钢组坯进行冷轧预复合成形,将钛/钢预复合板感应加热至热轧温度后单道次热轧成形制备了钛/钢复合板,研究了感应加热温度对钛/钢复合板的界面组织和界面结合性能的影响.结果表明,冷-热轧制复合法制备的钛/钢复合板的界面结合紧密,... 详细信息

对钛/钢组坯进行冷轧预复合成形,将钛/钢预复合板感应加热至热轧温度后单道次热轧成形制备了钛/钢复合板,研究了感应加热温度对钛/钢复合板的界面组织和界面结合性能的影响.结果表明,冷-热轧制复合法制备的钛/钢复合板的界面结合紧密,没有孔洞和间隙.钛/钢复合板由于感应加热和热轧的时间较短(感应加热温度增大而增大,950℃时界面扩散层宽度达到8μm.在感应加热温度为750~950℃的条件下,钛/钢复合板的界面结合良好.

关键词：钛/钢复合板冷-热轧制复合法感应加热界面组织界面结合强度

感应加热40Cr表面Cr-Al共渗组织及其性能分析

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材料导报 2019年第21期33卷 3552-3555,3560页

作者：胡建军张雨晴郭宁杨显李晖金艳重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 模具技术重庆市高校市级重点实验室重庆400054 西南大学材料与能源学院重庆400715

以40Cr为基材,利用电磁感应加热方式制备了Cr-Al共渗层,并对其进行了组织表征和性能测试。对比了感应加热Cr-Al共渗工艺和传统箱式炉加热Cr-Al共渗工艺,并探讨了感应加热Cr-Al共渗机理。实验结果表明,感应加热与箱式炉加热制得的Cr-Al... 详细信息

以40Cr为基材,利用电磁感应加热方式制备了Cr-Al共渗层,并对其进行了组织表征和性能测试。对比了感应加热Cr-Al共渗工艺和传统箱式炉加热Cr-Al共渗工艺,并探讨了感应加热Cr-Al共渗机理。实验结果表明,感应加热与箱式炉加热制得的Cr-Al共渗层的物相差异明显,感应加热后的主要产物为FeCr相;箱式炉加热后的主要产物为FeAl相,且氧化物较多。感应加热方式的扩散效率更高,渗层更厚,层厚约362 μm,渗层与基体的结合部分为合金珠光体与贫碳层;箱式炉加热制得的渗层厚度约为20 μm,渗层和基体交界处存在富碳区。Cr-Al共渗层能提高基体材料在H 2SO 4、Na 2 SO 4混合水溶液中的耐腐蚀性,且感应加热制得的Cr-Al共渗试样的耐NaCl腐蚀性远优于箱式炉加热制得的Cr-Al共渗试样与基体材料的耐NaCl腐蚀性。

关键词：感应加热 Cr-Al共渗热扩渗组织耐腐蚀性