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基于遗传算法的辊式矫直机工艺模型系统设计与实现

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基于遗传算法的辊式矫直机工艺模型系统设计与实现

作者：田重阳太原科技大学

学位级别：硕士

辊式矫直机广泛用于板材的矫直,它直接决定了产品的质量,良好的工艺模型系统是其保证产品质量的关键。在矫直工艺计算中,由于影响矫直效果的因素很多,如屈服强度、弹性模量、板厚等,使得传统的计算方法求解矫直工艺效率较低。此外当需... 详细信息

辊式矫直机广泛用于板材的矫直,它直接决定了产品的质量,良好的工艺模型系统是其保证产品质量的关键。在矫直工艺计算中,由于影响矫直效果的因素很多,如屈服强度、弹性模量、板厚等,使得传统的计算方法求解矫直工艺效率较低。此外当需要提高矫直精度时,求解矫直工艺的复杂度会呈指数上升,使得传统的矫直工艺模型无法满足矫直要求。因此,本课题针对现有矫直机模型系统存在的不足,完成了以下工作:(1)设计实现了基于遗传算法的矫直工艺仿真器。针对现有矫直工艺求解效率低以及工艺精度提高困难的问题,引入了遗传算法求解矫直工艺,并加入了工艺参数修正部分,弥补了计算工艺参数与实际工艺参数之间的误差。(2)设计开发了基于遗传算法的辊式矫直机工艺模型系统。该系统具有数据管理模块、通讯模块、监控模块、遗传算法仿真模块、以及系统维护与帮助模块五大模块。本文分别对五大模块进行了需求分析、设计实现与功能测试。(3)完成了基于遗传算法的辊式矫直机工艺模型系统的部署及实验。通过对特定板材的矫直,表明本模型系统能够根据现场数据计算并优化矫直工艺,从而提高传统模型系统计算能力以及矫直精度。

关键词：辊式矫直遗传算法工艺模型

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辊式矫直技术与设备发展概况

重型机械 2023年第4期 12-17页

作者：顾晨阳曳彦奇付天亮马明东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 日照钢铁控股集团有限公司ESP制造部山东日照276800

极薄超高强板是汽车、工程机械等行业的重要基础材料,辊式矫直机是解决其淬火板型问题的关键制造设备。针对我国辊式矫直机发展的瓶颈问题,论述了近年来通过实验法、理论解析法、有限元法等三种方法研究辊式矫直技术的成果及其发展,总... 详细信息

极薄超高强板是汽车、工程机械等行业的重要基础材料,辊式矫直机是解决其淬火板型问题的关键制造设备。针对我国辊式矫直机发展的瓶颈问题,论述了近年来通过实验法、理论解析法、有限元法等三种方法研究辊式矫直技术的成果及其发展,总结了辊式矫直策略、矫直参数(辊数、辊速、辊距、压下量、道次数、温度等)对矫后不平度和残余应力的影响,为实现大型辊式矫直设备自主化生产奠定了基础。

关键词：辊式矫直残余应力有限元数值计算

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型钢辊式矫直压弯挠度的弹塑性解析

机械工程学报 2005年第11期41卷 47-52页

作者：臧勇王会刚崔福龙北京科技大学机械工程学院北京100083 唐山学院机械系唐山063000

基于弹塑性理论的型钢辊式矫直压弯挠度一直难以得到工程适用的精确解。通过建立适当的矫直力学模型,结合计算机和数学分析,求出了型钢辊式矫直的反弯挠度与力、力矩的数学关系,并与传统及工程采用的方法比较,证明更符合实际情况和矫直... 详细信息

基于弹塑性理论的型钢辊式矫直压弯挠度一直难以得到工程适用的精确解。通过建立适当的矫直力学模型,结合计算机和数学分析,求出了型钢辊式矫直的反弯挠度与力、力矩的数学关系,并与传统及工程采用的方法比较,证明更符合实际情况和矫直理论。同时以H型钢为典型做了全面研究。对工程上工艺参数的制定有重要价值。

关键词：型钢辊式矫直弹塑性压弯挠度

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高强度中厚板辊式矫直策略分析

东北大学学报（自然科学版） 2011年第5期32卷 671-674页

作者：崔丽胡贤磊郭强刘相华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 河北钢铁集团邯钢公司河北邯郸056015

以开发厚规格、高强度品种钢过程中频繁出现的矫不平现象为背景,采用弹塑性差分的曲率积分方法,研究了高强度钢板矫直过程中塑性变形率、残余曲率和矫直力的变化规律,分析得出额定矫直力和塑性变形率是制约高强度钢板矫平的主要因素.针... 详细信息

以开发厚规格、高强度品种钢过程中频繁出现的矫不平现象为背景,采用弹塑性差分的曲率积分方法,研究了高强度钢板矫直过程中塑性变形率、残余曲率和矫直力的变化规律,分析得出额定矫直力和塑性变形率是制约高强度钢板矫平的主要因素.针对矫直能力小的矫直机提出采用增加矫直道次、改变矫直辊距以及静压矫直三种方法来解决高强度钢板矫不平问题的矫直策略.现场实践证明静压矫直方法能够矫直传统矫直不能矫的高强度板材.

关键词：高强度钢辊式矫直塑性变形率残余曲率矫直力

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考虑包辛格效应的辊式矫直截面反弯特性

中南大学学报（自然科学版） 2018年第1期49卷 87-94页

作者：马晓彬张杰李洪波周一中胡伟东张中伟北京科技大学机械工程学院北京100083 宝钢股份武汉钢铁有限公司湖北武汉430083

基于弹塑性弯曲基本原理,以板材进入矫直机后经历的第2次弯曲为例,建立考虑包辛格效应影响程度(KBa)的辊式矫直复杂弯曲力学模型。采用该模型计算KBa对第2次弯曲时M-C关系和ξ-C关系及残余应力的影响,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性... 详细信息

基于弹塑性弯曲基本原理,以板材进入矫直机后经历的第2次弯曲为例,建立考虑包辛格效应影响程度(KBa)的辊式矫直复杂弯曲力学模型。采用该模型计算KBa对第2次弯曲时M-C关系和ξ-C关系及残余应力的影响,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性弯曲的截面反弯特性受材料包辛格效应的影响,而且随着材料强化系数的增大,截面弯曲特性所受影响越显著。最后计算相同矫直工况下,KBa不同的材料的残余曲率,得到材料KBa对于残余曲率的影响。研究结果表明:强化系数较大(η>0.01)的材料进行矫直仿真时应考虑包辛格效应,在实际生产中确定工艺参数时需要首先确定材料的KBa。

关键词：包辛格效应辊式矫直强化系数弯矩-曲率残余应力

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塑性变形率对辊式矫直板材的影响

东北大学学报（自然科学版） 2009年第5期30卷 681-684页

作者：薛军安崔丽胡贤磊刘相华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110004

为了深入研究辊式矫直过程的变形特点,采用弹塑性差分的曲率积分方法,模拟研究塑性变形率对矫直效果的影响.提出塑性变形率的离散计算方法,针对单值初始曲率条件下不同的压下制度组合,计算得到塑性变形率与残余曲率以及平均残余应力之... 详细信息

为了深入研究辊式矫直过程的变形特点,采用弹塑性差分的曲率积分方法,模拟研究塑性变形率对矫直效果的影响.提出塑性变形率的离散计算方法,针对单值初始曲率条件下不同的压下制度组合,计算得到塑性变形率与残余曲率以及平均残余应力之间的关系.从理论上证明塑性变形率不能作为判定矫直效果的单一标准,由于在线确定初始曲率十分困难,因此应该使得塑性变形率达到较大值(80%左右),另外给出单值初始曲率条件下最优化的矫直条件.

关键词：塑性变形率辊式矫直数值模拟残余曲率残余应力

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双金属复合方形棒辊式矫直截面状态分析

塑性工程学报 2020年第10期27卷 178-184页

作者：郭一行孙东明王斌昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

通过对双金属复合方形棒辊式矫直过程截面状态的分析,根据弹塑性变形理论建立了双金属复合方形棒截面状态判定模型,确立了截面变形状态的边界条件。根据该模型判定双金属复合方形棒内外层金属材料达到弹性极限的先后顺序,建立了不同弯... 详细信息

通过对双金属复合方形棒辊式矫直过程截面状态的分析,根据弹塑性变形理论建立了双金属复合方形棒截面状态判定模型,确立了截面变形状态的边界条件。根据该模型判定双金属复合方形棒内外层金属材料达到弹性极限的先后顺序,建立了不同弯曲状态时弯矩比与弯曲曲率比的关系。与单一材料辊式矫直过程进行对比,双金属复合方形棒的截面状态可分为两类。双金属材料的截面状态与单一材料不同,双金属复合材料内外层发生塑性变形的先后顺序与内外层材料弹性极限、弹性模量和内外层厚度比有关;双金属复合方形棒在内外层结合面两侧存在应力突变,结合面两侧应力差值随着到中性层距离的增加而增加,卸载后结合面两侧残余应力差值在截面高度方向先增大后减小。

关键词：复合材料辊式矫直截面状态应力差值

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辊式水平矫直对重轨断面尺寸的影响分析

钢铁 2009年第2期44卷 40-43页

作者：周剑华吴迪赵宪明林刚王永明东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110004 攀枝花新钢钒股份有限公司轨梁厂四川攀枝花617000 包钢钢联轨梁钢厂内蒙古包头014010

采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了八辊复合矫直机水平矫直60 kg/m重轨过程,计算了矫直前后轨头宽度、轨底宽度和轨高的变化,并对60 kg/m重轨实际矫直前后的断面尺寸进行了测量。矫直后轨头宽度增加量在0.1-0.5 mm范围内所占比例约为82.9%,... 详细信息

采用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了八辊复合矫直机水平矫直60 kg/m重轨过程,计算了矫直前后轨头宽度、轨底宽度和轨高的变化,并对60 kg/m重轨实际矫直前后的断面尺寸进行了测量。矫直后轨头宽度增加量在0.1-0.5 mm范围内所占比例约为82.9%,轨底宽度增加量在0.1-0.4 mm范围内所占比例约为68.6%,轨高减小量在0.2-0.6 mm范围内所占比例约为71.4%。模拟结果和实测断面尺寸的变化量基本吻合。矫直辊压下量和重轨弯曲度的减少,可以降低矫直对重轨断面尺寸的影响。

关键词：重轨辊式矫直断面尺寸轨高波动重轨弯曲度

基于曲率积分法考虑包辛格效应的辊式矫直交变弯曲研究

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塑性工程学报 2018年第6期25卷 118-124页

作者：马晓彬张杰李洪波胡伟东周一中张中伟北京科技大学机械工程学院北京100083 宝钢股份武汉钢铁有限公司湖北武汉430083

通过建立高强钢板考虑包辛格效应的本构模型,分析了其在矫直过程中的截面弯曲特性,得到了高强钢板在矫直过程中任意道次的弯矩一曲率关系。对矫直区间内板材按照曲率差值等分离散,根据该区间的弯矩一曲率关系求解曲率变化量的积分值,建... 详细信息

通过建立高强钢板考虑包辛格效应的本构模型,分析了其在矫直过程中的截面弯曲特性,得到了高强钢板在矫直过程中任意道次的弯矩一曲率关系。对矫直区间内板材按照曲率差值等分离散,根据该区间的弯矩一曲率关系求解曲率变化量的积分值,建立考虑包辛格效应的曲率积分解析模型。使用该模型解析交变三点弯曲过程,得到采用不同本构模型的仿真数据,并将仿真数据与三点弯曲试验数据对比。结果表明:受包辛格效应影响的板材在交变弯曲的过程中,由于截面发生弹塑性弯曲,使得板材截面的弯曲特性发生变化,对板材后续弯曲过程产生一定影响;建立辊式矫直过程曲率积分解析模型时充分考虑包辛格效应对材料后继屈服过程应力应变关系的影响可以保证模型的准确性。

关键词：辊式矫直曲率积分法包辛格效应交变弯曲