《鑄坯中心缺陷軋除的力學機理與綜合判據研究》是依託蘇州大學，由章順虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鑄坯中心缺陷軋除的力學機理與綜合判據研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：章順虎
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鑄坯中心缺陷是影響軋材內部質量的主要根源，在粗軋中消除鑄坯缺陷是軋制工藝的重要任務。傳統工程法、極限分析法、有限元法從各自不同特點孤立地研究粗軋坯的缺陷壓合或癒合，因此無法同時給出缺陷壓合與癒合自發過程的綜合判據。項目擬從連續體成形力的數學解法入手，基於變分法先積分與後微分的依賴關係，以應變速率矢量內積法或線性屈服準則比塑性功率取代泛函被積函式的方法，經先積分獲得軋制功率的線性化解析表達式；再以複合變分法對缺陷尺寸、壓下率、中性角等待定參量後微分，確定軋制功率極值以及軋制功率對這些參量的變化率；同時以變形區熱線溫升為紐帶建立裂紋體積元局部溫升與原子擴散係數及空位遷移率、軋制儲存的晶格畸變能與體元比自由能及癒合內變數間的相互關係，最終闡明鑄坯中心缺陷軋除的力學機理並獲得同時發生壓合與癒合自發過程的綜合判據，從而為軋制工藝設計以及板材質量提高提供理論支撐。
結題摘要
鑄坯中心缺陷是降低軋材內部質量的主要根源，消除這類缺陷是粗軋工序的重要任務。項目利用塑性成形能量原理系統研究了這類缺陷的軋除力學機理與綜合判據，發現缺陷與坯料尺寸間的協調關係，構建了含缺陷三角形速度場和連續速度場，以比塑性功率取代法和共線矢量內積法解決了非線性軋制能率泛函積分困難的關鍵問題，進而利用逐次求極法獲得了控軋條件下的缺陷壓合判據，開展了實驗驗證與參數分析，揭示了板坯尺寸、壓下量、溫度以及溫升等參數對缺陷壓合與癒合的影響規律，並開發了厚板質量控制技術，在企業生產試驗中取得套用，顯著提升了成材率與生產效率。項目運行3年以來，發表基金資助一作學術論文10篇、通訊論文1篇，其中在本領域權威期刊Applied Mathematical Modelling、Meccanica、Acta Mechanica、Journal of Manufacturing Processes上發表高水平SCI論文7篇（包括I區Top期刊1篇），並得到多篇發表於Scientific Reports、International Journal of Mechanical Sciences、Meccanica等高水平期刊論文的引用和肯定；出版基金資助的教材、專著各1部；申請國家發明專利7項（已授權2項）；獲得江蘇省教育科學研究成果獎1項；所開發的厚板質量控制技術得到初步套用；在培碩士生2名，並且課題組2名教師晉升為副教授。項目嚴格按照計畫，超額完成立項SCI/EI論文4-6篇、申請專利1-2項的預期目標。已取得的主要創新成果及其科學意義如下：（1）在對非線性Mises屈服準則線性化的研究上取得突破，開發了加權平均屈服準則、平均邊心距屈服準則，並導出了它們的比塑性功率表達式，實現了對擬求解變形力學方程的簡化，提出了比塑性功率取代法獲得軋制能率泛函解析解的新方法。 （2）準確描述了軋件的流動變形規律，提出了缺陷尺寸與健全速度場相耦合的位移協調法，構建了含缺陷三角形速度場和連續速度場，繼而以逐次求極法獲得了缺陷壓合判據，並闡明了缺陷消除的工藝條件。 （3）提出綜合套用理論解析、數值模擬以及實驗研究分析軋制過程並建立精確參量表達式的新思路，獲得的力學參數更加符合實測數據，促進了研究成果的轉化與套用。
