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薄带钢拉矫弯曲辊承载载荷数值分析与工艺优化

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轧钢 2024年第1期41卷 54-60页

作者：夏绪辉王佳璇王蕾张欢武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081

弯曲辊作为拉矫机的主要承载结构,其使用寿命影响拉矫机的稳定运行周期。以“两弯两矫”型拉矫机为例,建立了弯曲辊载荷模型,并对拉矫工艺进行了优化。首先,基于有限元计算建立了弯曲辊载荷响应面模型,研究了核心工艺参数对弯曲辊载荷... 详细信息

弯曲辊作为拉矫机的主要承载结构,其使用寿命影响拉矫机的稳定运行周期。以“两弯两矫”型拉矫机为例,建立了弯曲辊载荷模型,并对拉矫工艺进行了优化。首先,基于有限元计算建立了弯曲辊载荷响应面模型,研究了核心工艺参数对弯曲辊载荷的影响规律。其次,为了保证带钢拉矫质量,在定伸长率约束条件下,建立了两组弯曲辊载荷同时控制的多目标优化模型。最后,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解,给出了核心工艺参数的优化组合方法,实现了两组弯曲辊载荷的同步控制,有助于延长设备的整机稳定运行周期。

关键词：带钢拉矫弯曲辊载荷同步控制 NSGA-Ⅱ 工艺优化降低成本提高效率

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基于双混沌优化搜索的改进粒子群算法及应用

数学的实践与认识 2024年第4期54卷 151-161页

作者：张晓勇王仲君闫军杨忠保鹤壁职业技术学院公共基础教育学院河南鹤壁458030 武汉理工大学理学院统计系湖北武汉430070 鹤壁华盛监控设备制造有限公司河南鹤壁458000 黔南民族师范学院数学与统计学院贵州都匀558000

针对现有算法在智能电阻箱动态误差校正方面存在的收敛速度慢、计算精度低,且易进入“局部最优”的陷阱等缺点,展开对智能电阻箱动态示数校正过程的重构及设计,并对动态误差校正优化算法进行研究.在双混沌优化系统中添加扰动因子与指数... 详细信息

针对现有算法在智能电阻箱动态误差校正方面存在的收敛速度慢、计算精度低,且易进入“局部最优”的陷阱等缺点,展开对智能电阻箱动态示数校正过程的重构及设计,并对动态误差校正优化算法进行研究.在双混沌优化系统中添加扰动因子与指数自适应学习方式改进搜索策略;在粒子群算法中将惯性权重因子修正为自适应权重因子,将学习因子修正为异步线性学习因子以优化算法,进而提出一种改进的粒子群优化算法(AL-DCPSO).利用8个经典函数对算法性能进行测试后,将这种算法应用在某型号智能电阻箱动态误差校正的过程中,研究结果表明:改进后的算法具有更高的计算精度(达到0.001)与更强的寻优能力,且在优化过程中呈现出较强的自适应学习能力,计算过程较为稳定,鲁棒性有效提升,耗时在阈值范围内有所增加.其创新性在于将双混沌优化机制的优点与粒子群算法相结合,应用到智能电阻箱动态误差校正的过程中,对动态误差校正方法进行了一定拓展,为粒子群优化算法在具体实际优化过程中的关键参数选取与策略设计,有效提升算法优化性能提供了一些借鉴.

关键词：智能电阻箱双混沌优化扰动因子自适应学习粒子群算法测试函数寻优策略动态误差校正

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不同宽度板带拉矫的弯曲单元辊盒结构载荷数值分析

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应用力学学报 2024年

作者：张欢祝泳威严旭果夏绪辉王蕾机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板... 详细信息

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板带宽度下弯曲辊盒的极限结构载荷，结果表明板带宽度的变化会引起辊盒结构最大应力及其位置的改变：当板宽不超过支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力出现在支承辊与辊座传力处，约为115 MPa；当板宽大于支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力转移至中间辊上与端部支承辊接触处，约为205 MPa。考虑板带宽度对弯曲辊盒结构载荷的影响，可指导拉矫设备的板宽适用性设计，并为辊盒的故障预测提供理论参考。

关键词：拉矫机辊盒板宽有限元分析多跨连续梁模型

基于降阶Koopman理论的金属结构模态参数识别方法

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武汉科技大学学报 2024年

作者：舒亮党章吕勇余震武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室

振动现象在工程机械领域普遍存在，大部分振动对设备和结构会造成不利影响，准确提取结构的固有频率、阻尼比等模态参数对结构振动现象的研究、控制与预防十分关键。本文提出一种降阶Koopman理论，用于提取金属结构的模态参数。首先介... 详细信息

振动现象在工程机械领域普遍存在，大部分振动对设备和结构会造成不利影响，准确提取结构的固有频率、阻尼比等模态参数对结构振动现象的研究、控制与预防十分关键。本文提出一种降阶Koopman理论，用于提取金属结构的模态参数。首先介绍基本Koopman理论及Koopman-A算法，通过单自由度振动系统来论证Koopman-A算法在结构振动领域的适用性。Koopman-A算法虽然能有效地提取出单自由度振动系统的固有频率及阻尼比，但阻尼比识别对噪声的鲁棒性较差且无法识别干扰模式。对此本文提出Koopman-SVD(奇异值分解)降阶算法对Koopman-A算法进行改进，使用SVD替换Koopman-A算法的Krylov子空间迭代过程，通过奇异值阈值筛除干扰模式。通过构建固定梁试验装置，从模态参数识别精度和模态筛选能力两个方面来分析评价Koopman-SVD降阶算法和Koopman-A算法对于金属结构模态参数的识别能力。结果表明：Koopman-SVD降阶算法适用于识别金属结构的模态参数，相比于Koopman-A算法拥有更好的模态参数识别精度和模态筛选能力，具有发展成为一种结构模态参数分析方法的潜力。

关键词：模态参数识别 Koopman理论金属结构降阶算法奇异值分解

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光切面法的电力钢管塔法兰肋板焊缝三维重构

机械设计与制造 2024年第1期395卷 133-138页

作者：刘源泂薛海浪岳泽宇汤勃武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 江苏鸿光杆塔有限公司设计部江苏宜兴214200

针对电力钢管塔法兰肋板自动焊接中焊缝引导问题,提出一种基于线激光光切面的肋板焊缝三维重构和测量方法。构建面阵相机和线激光测量平台,采用张正友法标定测量模型,建立光平面上点空间坐标和相机图像坐标对应关系。对实物进行光切面... 详细信息

针对电力钢管塔法兰肋板自动焊接中焊缝引导问题,提出一种基于线激光光切面的肋板焊缝三维重构和测量方法。构建面阵相机和线激光测量平台,采用张正友法标定测量模型,建立光平面上点空间坐标和相机图像坐标对应关系。对实物进行光切面扫描实验,通过测量模型求解对应点空间坐标,基于Visual Studio平台对空间点云三维重构,采用随机采样一致性(RANSAC)迭代法实现肋板所在平面的点云分割,基于法线及k邻域搜索结合的点云边缘提取算法进行边缘提取,以采样点与其k邻所对应投影点连线的最大夹角为判定原则提高点云边界识别精度,最后设计基于统计滤波点云筛选原则实现各目标焊缝的分割。实验结果表明,光切平面测量模型标定后相对误差≤1.46%,焊缝拟合后长度最大绝对误差0.97mm,相对误差≤1.29%,该方法可同时提取两条目标焊缝,具有高效率、低成本等特点。

关键词：电力钢管塔肋板焊缝光切面法三维重构焊缝提取

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短流程冷轧深冲钢动态再结晶规律研究及应用

轧钢 2024年

作者：魏远征周学俊陶晓林刘永前张战果吴润武汉钢铁有限公司制造管理部武汉钢铁有限公司技术中心武汉钢铁有限公司冷轧厂武汉科技大学材料与冶金学院

近年来低能耗、低成本的CSP短流程技术在我国钢铁行业得到快速发展，但与传统热轧工艺相比，CSP产品屈服强度偏高，对冲压用钢的成型性能具有不利影响。为此，通过热模拟实验分析冷轧深冲钢奥氏体动态再结晶和冷却相变规律，建立其动态... 详细信息

近年来低能耗、低成本的CSP短流程技术在我国钢铁行业得到快速发展，但与传统热轧工艺相比，CSP产品屈服强度偏高，对冲压用钢的成型性能具有不利影响。为此，通过热模拟实验分析冷轧深冲钢奥氏体动态再结晶和冷却相变规律，建立其动态再结晶模型，并用于指导CSP产线生产实践，成功试制生产富有织构的冷轧深冲钢板。结果表明：CSP产线冷轧深冲钢的动态再结晶模型为Z=exp[295.21/（RT）]，动态再结晶判断条件为Z=1.94×1010exp(61.34εc)、Z=2.57×108exp(24.99εs)，基于三维动态再结晶图判断出实际生产中带钢在F3机架的热变形处于奥氏体部分再结晶区域；采用F3机架空过的方案进行试生产，得到的带钢组织多为等轴晶粒，强度偏低，而F3未空过的常规轧制工艺生产的带钢组织晶粒之间以尖角或直角接触，强度较F3机架空过方案所生产带钢约高30 MPa。CSP产线F1和F2机架采用高温、大压下率、低变形速率轧制，均能使带钢组织发生完全动态再结晶，完成柱状晶到等轴晶的转变，避免混晶的产生。经过累积压下率约为70%的冷轧、710 ℃罩式退火，相比F3机架未空过常规方案，F3机架空过方案生产出的冷轧板强度差异不大，但伸长率A80和r值均较高，分别可达45%和2.1，且有利织构{111}的组分较高，各晶粒取向集中在Φ=55°附近，晶粒取向以{111}为主，其晶粒数量占比72%左右，呈现出良好的深冲性能。

关键词： CSP产线动态再结晶混晶冷轧深冲板有利织构节能减排

激光粉末床熔融增材制造高导热银-铜异种金属界面的微观组织和显微硬度研究

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材料开发与应用 2024年第1期39卷 1-13页

作者：陈乔雨殷杰陈兴宇徐海升李正黄田野刘富初关凯朱安东尹作为郝亮中国地质大学(武汉)珠宝学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)先进制造研究所湖北武汉430074 湖北三江航天江北机械工程有限公司湖北孝感432000 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院湖北武汉430074 北京鑫精合增材制造技术有限公司北京102200

银和铜由于其优异的高导电和导热(HETC)特性,被广泛应用于智能电子、可穿戴设备、医疗等关键领域。激光粉末床熔融(LPBF)技术是一种高精度制造异种金属部件的创新技术,拓展了银-铜在新兴高科技领域的应用。本研究采用LPBF技术成功制备... 详细信息

银和铜由于其优异的高导电和导热(HETC)特性,被广泛应用于智能电子、可穿戴设备、医疗等关键领域。激光粉末床熔融(LPBF)技术是一种高精度制造异种金属部件的创新技术,拓展了银-铜在新兴高科技领域的应用。本研究采用LPBF技术成功制备无宏观缺陷的Ag7.5Cu/Cu10Sn/Ag7.5Cu银-铜异种金属样件,探究了Ag7.5Cu/Cu10Sn(A/C)和Cu10Sn/Ag7.5Cu(C/A)界面的微观组织对显微硬度的影响。研究发现,高导热基底增强了A/C和C/A界面结合区的熔池流动,减少了孔隙与裂纹缺陷,提高了界面结合强度。界面结合区的梯度晶粒阻碍了微裂纹的扩展,有利于减少裂纹缺陷,晶粒的各向同性使两个界面都具有良好的宏观力学性能。A/C界面更强烈的马兰戈尼对流形成了更宽的结合区,促进了元素的广泛迁移,减少了宏观偏析,使结合区的平均硬度(183.34HV)高于C/A界面的(134.27HV)。本研究为LPBF制备HETC异种金属提供了理论指导和工艺参考。

关键词：激光粉末床熔融高导热金属异种金属微观组织力学性能

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偶然性载荷作用下的桥式起重机摆角模型研究

机械制造与自动化 2024年第2期53卷 116-119,128页

作者：余震任豪豪余进王莉玲武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉市特种设备监督检验所湖北武汉430014

对起重机建立准确的数学模型是研究其防摇摆控制策略的基础。构建在偶然载荷作用下桥式起重机摇摆数学模型,分析桥式起重机一个作业循环以及大小车运行时的受力情况,在充分考虑偶然载荷作用下构建桥式起重机工作过程中的三维动力学数学... 详细信息

对起重机建立准确的数学模型是研究其防摇摆控制策略的基础。构建在偶然载荷作用下桥式起重机摇摆数学模型,分析桥式起重机一个作业循环以及大小车运行时的受力情况,在充分考虑偶然载荷作用下构建桥式起重机工作过程中的三维动力学数学模型。通过在驱动力及风载作用下对模型的仿真分析,研究桥式起重机的摆角变化规律。桥式起重机在偶然载荷作用下的摆角模型及其变化规律可为后续桥式起重机的防摇摆控制提供理论基础,保证桥式起重机在偶然性载荷作用下工作安全可靠。

关键词：桥式起重机防摇摆摆角模型偶然载荷

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基于压差法的海底气举扬矿装置建模与工作特性分析

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工程科学与技术 2024年

作者：汪志能邹俊伟林伟明王晓川湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室浙江金马逊智能制造股份有限公司湖南探索机械科技有限公司武汉大学动力与机械学院

海底气举扬矿装置气液固三相力学作用过程极为复杂，传统三相力学平衡方法难以精确建立海底气举扬矿模型，严重影响扬矿装置的设计与过程控制。为了提升扬矿性能，在不考虑气液固内部力学作用机理情况下，从气液固混合流体整体压降衰减... 详细信息

海底气举扬矿装置气液固三相力学作用过程极为复杂，传统三相力学平衡方法难以精确建立海底气举扬矿模型，严重影响扬矿装置的设计与过程控制。为了提升扬矿性能，在不考虑气液固内部力学作用机理情况下，从气液固混合流体整体压降衰减角度建立扬矿装置理论建模。提取扬矿管气液固流动单元，分析流动单元与管壁的摩擦损耗特性，建立混合流体的压差模型，并以扬矿管进出口压力为约束条件，形成了扬矿理论模型，突破了常规三相力学建模繁琐难题。在此基础之上，搭建海底气举扬矿实验测试平台，验证了理论模型的可靠性，研究结果表明：（1）理论模型与实验值吻合度较高，误差在17.6%范围内；（2）进气量增大，提高了混合流体压差，却降低了含固率。高进气工况下液流摩擦损耗较大，可采取液流减阻策略提高扬矿性能。（3）固体颗粒表观速度随进气量先增加后减小，存在最优进气量使得装置扬矿量最大。研究结论为海底气举扬矿装置多相流动特征分析以及装置优化设计提供理论基础与技术支撑。

关键词：海底采矿气举气液固压差