基于数值模拟的冷轧轧制界面接触应力新型间接测量法的研究

发布时间：2020-07-13 05:15

【摘要】：板带轧制成型是一种高效的,应用广泛的生产方式,轧制过程中,轧机异常振动一直制约着板带生产质量(板带厚度、平整度、无缺陷表面)。轧机振动(垂振和扭振)通过轧制界面耦合,而轧机异常振动的原因通常是轧制界面接触应力分布发生变化。因此,为了抑制振动,获得更好的板带质量,研究轧制界面接触应力(正应力和剪应力)的分布是十分重要的。轧制界面接触应力的间接测量方法避免了传统测量方法(传感器会与板带接触)的缺点,只需要测量轧辊内部应变,然后基于弹性反演算法重构出轧制界面接触应力。但是,反演算法是基于平面应变状态的,难以实际测量平面应变截面上的应变。因此,本文提出了轧制界面接触应力新型间接测量法,主要通过测量轧辊非平面应变截面上应变和一种映射关系推导出平面应变截面上应变,然后通过反演算法反演出轧制界面接触应力。本文主要研究内容如下:(1)从间接测量法的基本原理出发,分析其误差来源和影响因素,使用二维数值仿真验证了平面应变条件下反演算法的有效性,分析了其重建的接触应力误差与对应影响因数的具体关系,得到了合适的采样位置和采样频率。(2)提出了一种冷轧接触应力新型测量方法:测量非平面应变截面上应变分量,然后基于非平面应变截面与平面应变截面上应变分量之间的映射关系,推导出平面应变截面处应变分量,最后反演出轧制界面接触应力。本文通过三维数值仿真分析对不同截面上应变分量的映射关系进行了研究。(3)通过实验测量非平面应变截面上应变分量,结合上述映射关系,反演出轧制界面接触应力,并且对反演的剪应力积分得到轧制扭矩。通过比较实验过程中扭矩应变片测得的扭矩与上述积分得到的扭矩的相对误差,误差较小,验证了新型测量方法的准确性。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG331
【图文】：

传感器安装,针状

武汉科技大学硕士学位论文压元件的结构可以分为针状传感器测量法和集感器测量法测量方法主要通过嵌入轧辊内部的截面尺寸很小辊和轧板局部接触应力。Sibel[18]等人首次将单个体接触，另一端与轧辊表面平齐，辊缝处的正应晶体输出电压信号对应正应力的大小。VanRo加了一根与径向针成一定角度的针，并且改用缝接触弧长上的正应力和摩擦力，而且通过应变偿和压力针的弯曲应力补偿。随后 A.K.Tieu[20]设轧辊沿轴向分为上下两部分，径向针和斜向针个方向接触应力，并且发现了辊缝间摩擦系数沿

集成传感器,辊缝,传感器,接触弧长

武汉科技大学硕士学位论文使得测量结果偏小；3、测量的摩擦力会产生滞后现象。.2.2 集成传感器测量法该测量方法使用的集成传感器又叫轧辊表面传感器，它通过增加传感器面，使之大于轧制辊缝接触弧长，从而避免了针状传感器测量方法的测压变形问题。J.Lagergren[22]等人设计了一种传感器接触表面大于辊缝接触弧长的集成其由两个支柱及之间的硬性梁组成，如图 1.2 所示。每个支柱通过其中的仪来测量辊缝正应力和摩擦应力。通过实验研究发现，辊缝处材料渗透对影响较小。该传感器克服了针状传感器局部过变形问题，但是仍然会与轧轧制时会在轧制板带上留下痕迹。

原理图,反演算法,测点,原理

武汉科技大学硕士学位论文，可以重新计算出轧制界面处正应力和剪应力，从而避触。J. Meierhofer[25]等人 1989 年开发了这种间接测量方法部两个不同半径处径向应力和剪应力，结合反演算法和摩擦应力。该冷轧试验使用的轧辊宽度远小于其直条件不会出现在工业轧制中，可以近似于二维条件)感器研究的二维传感器基础研究。d[26]等人基于 D.J. Meierhofer 的研究，首先利用数值轧触应力，将其加载在轧辊表面从而得到轧辊内部两个 r 和，然后使用反演逆运算重新计算轧制界面接触演算法原理示意图如图 1.3 所示。最后，通过比较输新计算的接触应力，对该间接测量方法精度进行评估位置的应力分量，该方法难以应用于工业生产中。

【参考文献】