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上篇3

1 我国斜轧基础理论研究概况3

1．1 斜轧几何学研究状况3

1．1．1 矫直辊辊形设计的研究3

1．1．2 穿孔机辊形设计5

1．1．3 有送进角与辗轧角的斜轧辊形设计6

1．1．4 斜轧变形区几何关系的综合分析8

1．2 斜轧运动学研究状况8

1．2．1 送进角9

1．2．2 辊面速度分析9

1．3 斜轧无缝钢管力能参数研究状况10

1．3．1 孔腔形成的机理研究11

1．3．2 应力、应变分布研究11

1．3．3 斜轧中的多余应变12

1．3．4 斜轧轧制压力计算13

2 斜轧时的应力与变形15

2．1 孔腔形成理论17

2．1．1 切应力理论17

2．1．2 正应力理论19

2．1．3 综合应力理论19

2．2．1 三辊斜轧时的应力状态20

2．2．2 三角形效应分析20

2．2 三角形效应分析20

2．3 斜轧时的变形22

2．3．1 应变类型22

2．3．2 多余度系数的概念24

2．3．3 斜轧时多余剪应变产生的原因25

2．3．4 多余剪应变的测定27

2．3．5 多余度系数与应变分量的计算31

3 斜轧几何学36

3．1 斜轧变形区的特点36

3．1．1 几种斜轧工序变形区的特点36

3．1．2 各种轧制过程的几何学特点42

3．2．1 坐标系的建立与基本分析45

3．2 斜轧空间坐标变换关系45

3．2．2 坐标变换46

3．2．3 有关曲面方程及其坐标变换49

3．3 斜轧机轧辊辊形的计算51

3．3．1 辊形设计概述51

3．3．2 坐标系的选取及方程的建立52

3．3．3 关于方程的求解57

3．3．4 结语59

3．4 斜轧孔型开度值计算61

3．4．1 孔型及开度值的基本描述61

3．4．2 坐标变换及开度值计算61

3．4．3 几点说明66

4．1 轧辊的运动速度69

4 斜轧运动学69

4．2 轧件的运动速度71

4．3 变形区内金属的滑移72

4．3．1 轧辊速度的分解72

4．3．2 切向滑动74

4．3．3 轴向滑动76

4．3．4 轧件的送进速度78

4．3．5 螺距79

4．3．6 纯轧时间的计算80

4．4 大送进角轧制80

4．4．1 大送进角对轧制过程的影响80

4．4．2 大送进角的运用83

5 斜轧机力能参数计算86

5．1 概述86

5．2 接触面积的计算87

5．2．1 变形区长度的确定87

5．2．2 接触面宽度的确定88

5．3 变形速度及变形程度的确定90

5．3．1 斜轧穿孔速度的计算90

5．3．2 变形程度计算92

5．4 斜轧单位压力计算93

5．4．1 斜轧过程分析93

5．4．2 平均单位压力一般表达式94

5．4．3 外摩擦影响系数n 。的计算96

5．4．4 外端影响的应力状态系数n 。的计算99

5．4．5 结论100

5．5 顶头上轴向力的确定100

5．6 斜轧受力分析与力矩计算102

参考文献108

下篇113

6 刚塑性有限元斜轧模型113

6．1 刚塑性有限元114

6．1．1 Lagrange乘数法115

6．1．2 罚函数法116

6．1．3 可压缩法116

6．2．1 刚塑性材料模型117

6．2 刚塑性有限元法的基本理论117

6．2．2 泛函的建立及变分原理121

6．2．3 有限元基本公式125

6．3 三维刚塑性有限元刚阵及速度场建立128

6．3．1 刚阵的建立128

6．3．2 速度场建立132

6．4 斜轧过程的几何建模134

6．4．1 斜轧穿孔坐标建立134

6．4．2 空间几何假设134

6．4．3 空间几何曲线135

6．4．4 咬入点与出口点的确定139

6．4．5 咬入点到轧辊与顶头轴线之距离142

6．5．1 网格划分143

6．5 斜轧有限元求解若干问题处理143

6．5．2 刚性区的处理145

6．5．3 边界条件145

6．5．4 网格修正146

6．5．5 屈服应力计算147

6．5．6 轧辊、顶头、轧件速度关系147

6．5．7 斜轧变形历史的处理148

6．5．8 程序框图151

7 斜轧温度场模型153

7．1．1 基本方程154

7．1 基本理论154

7．1．2 传导问题泛函和变分原理157

7．2 温度场有限元法158

7．3 斜轧温度场求解160

7．3．1 斜轧穿孔温度边界条件160

7．3．2 斜轧穿孔温度场主要参数161

7．3．3 程序框图161

8 斜轧变形区内部组织模型163

8．1 控制轧制的基本方法164

8．1．1 热变形机制165

8．1．2 热变形的硬化、软化和组织结构变化167

8．1．3 动态回复和动态再结晶168

8．1．5 静态再结晶动力学169

8．1．4 热加工变形后静态软化过程169

8．1．6 影响强韧性能的因素170

8．2 无缝钢管的控轧与控冷172

8．2．1 无缝钢管控轧工艺开发和应用172

8．2．2 热轧无缝钢管形变热处理工艺开发和应用173

8．3 穿孔中内部组织的预测模型173

8．3．1 奥氏体组织模型174

8．3．2 室温铁素体晶粒尺寸模型175

9 斜轧反向模拟人工神经网络模型177

9．1 概述177

9．1．1 神经网络及其特点177

9．1．2 人工神经网络的类型179

9．1．3 神经网络在机械工程中的应用180

9．2 B-P网络算法181

9．2．1 网络结构与数学描述181

9．2．2 B-P学习算法182

9．2．3 改进算法183

9．3 斜轧中有限元与神经网络嵌合处理185

9．3．1 刚塑性有限元斜轧过程模拟模块185

9．3．2 人工神经网络模型模块185

9．3．3 有限元模块与神经元模块嵌合186

10 理论计算结果分析188

10．1 二辊斜轧穿孔算例188

10．1．1 有限元计算结果分析188

10．1．2 温度场计算结果分析203

10．1．3 内部组织计算结果分析204

10．2 三辊穿孔算例208

10．2．1 穿孔工艺208

10．2．3 顶头前伸量对应等效应变率影响分析213

10．3 斜轧棒材单位压力与摩擦力的研究216

10．3．1 几何描述216

10．3．2 结果分析讨论219

10．4 三辊联合穿孔工艺及变形区刚塑性有限元分析221

10．4．1 穿轧工艺221

10．4．2 几何假设222

10．4．3 刚塑性有限元斜轧变形计算222

11．1．1 实验条件227

11．1 力能参数测试227

11 实验研究及结果分析227

11．1．2 工艺编排229

11．1．3 实验装置及过程229

11．1．4 测试数据230

11．2 温度参数测试231

11．2．1 测量装置及过程232

11．2．2 测试数据234

11．3 管形测量236

11．3．1 工艺编排236

11．3．2 管形测量装置及过程237

11．3．3 测试数据242

11．4．1 实验装置及过程246

11．4 变形区内部组织测试246

11．4．2 实测结果247

11．5 顶头前变形区流线观察254

11．6 变形区轧卡试件测量255

11．6．1 实验装置及过程255

11．6．2 实测结果255

11．7 斜轧单位压力与摩擦力测试实验258

11．8 斜轧表面与内部变形实验259

11．8．1 斜轧表面变形的印像实验259

11．8．2 斜轧内部变形的硬度法实验263

12．1 斜轧中实测数据的应用分析265

12．1．1 神经网络模型的映射关系建立265

12 人工神经网络应用及结果分析265

12．1．2 已知工艺参数模拟266

12．1．3 反向模拟优化工艺参数初探266

12．2 人工神经网络对管材张减精度预测271

12．2．1 试验设备271

12．2．2 样本数据采集271

12．2．3 实测结果与预测结果比较273

12．3 有限元与神经网络嵌合探讨研究275

12．3．1 有限元数据库建立的网络模型276

12．3．2 已知工艺参数的模拟276

12．3．3 关于应用有限元数据优化工艺问题276

参考文献281