《應變速率矢量內積解法在軋制功率變分中的套用研究》是依託東北大學，由趙德文擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：應變速率矢量內積解法在軋制功率變分中的套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙德文
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
軋制是金屬成形的主要手段之一，軋制力矩與軋制力的精確值是現代軋機對軋制過程進行控制時預設定的關鍵參數，也是對具體鋼種在一定變形條件下進行工藝計算，判斷能否實現有效軋製取得預定壓下量的主要依據。傳統變分法未能解決的難題是軋制力與力矩的精確解析解，主要障礙是軋制過程中塑性變形總功率泛函積分的非線性。申請者擬用本人提出的應變速率矢量內積法，使軋制總功率泛函整體非線性積分轉化為應變速率矢量的分矢量逐項積分然後線性求和，進而得到軋制力與力距的解析解。項目先用應變速率張量第二不變數與應變速率矢量模長的平方相等方法化軋制應變速率張量為矢量；接著研究塑性功率應變矢量、摩擦功率共線矢量的內積形式；然後研究分矢量逐項積分與求和的方法最終得到軋制力、力距的解析解。解析結果將與軋鋼生產線的實測軋制力以及有限元數值模擬結果進行比較，並實際用於減量化軋制工藝計算，以檢查理論解析的可靠性．上述解法未見前人及國外相關報導
結題摘要
在本項目運作的三年內，以應變速率矢量內積積分法及大量相關物理實驗和金相檢驗系統地研究了特厚板軋制、帶材軋制，異步軋制，立軋（也稱軋邊或邊部軋制）等軋制功率的變分問題；獲得了一些原始性創新成果與科學規律。一些主要研究成果和進展包括: 1.以申請者本人提出的應變速率矢量內積方法及流函式速度場，首次使特厚板展寬軋制總功率泛函得到解析並得到單輥軋制力與力矩的解析解，按該解計算結果與線上實測結果趨於一致。這揭示了軋制力與力矩隨道次壓下率增加而增加；摩擦因子減小，壓下率增加時，中性點位置朝出口移動的基本可信規律。 2.採用上界三角形速度場及能率變分法首次解析與推導了厚板軋制中心缺陷壓合的臨界力學條件。證明了當動態幾何參數l/h＞0.518 時，中心缺陷斷裂受到阻止，而對厚度給定的板坯，增加道次壓下率ε，增加工作輥輥徑R，增加單位寬度壓力p，均阻礙中心裂紋擴展而有利於缺陷壓合。這種對中心裂紋擴展定量的理論分析首次用於現場軋制規程計算並取得了良好的實際軋制效果。 3.採用加權速度場及線性的平均屈服準則成功解析了熱帶連軋並得到解析解。當變形區入口截面壓下速度 沿z向採用拋物線分布時，理論計算的軋制力與力矩結果與現場實測結果非常符合。研究還表明軋輥彈性壓扁對熱連軋軋制力影響幾乎可以忽略。 4.本項目還對不同於水平對稱軋制的立輥軋邊及異步軋制進行了初步基礎研究。由於立軋變形不能深入到軋件中心而在邊部形成狗骨形狀，對此創新性地提出了餘弦和雙拋物線狗骨形狀函式模型，巧妙地建立了運動許可速度場並有效解決了軋制功率變分問題。項目還研究了搓軋區考慮縱向剪應力對軋制壓力影響的基本規律，首次得到低於Hwang與Salimi實驗結果更接近的解析結果。 此外，項目還以功率變分法研究了X80石油管線臨界爆破壓力，薄壁球殼、無缺陷彎頭、簡支環板等等極限荷載問題，得到了理性解的解析結果。當然也對軋後鋼板的相變與斷裂機制、軋材組織性能進行了適當的研究工作。 項目運行3年內，發表68萬字專著一部，發表論文達50餘 篇，其中20篇為SCI檢索31篇為EI檢索。顯然超過立項申請書內最初5-9篇論文及專著一部的指標.
