摘要：研究了基于动态面反步控制和模糊自适应逼近的可逆冷带轧机速度张力系统直接反馈线性化(direct feedback linearization,DFL)动态解耦控制问题.首先,通过构造非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)削弱了模型中非匹配不确定项对系统性能的影响,进而应用DFL理论实现了速度张力非线性耦合系统的动态解耦和线性化;其次,将反步控制与动态面控制相结合完成了解耦后速度张力各线性子系统控制器的设计,且有效避免了反步控制中的"微分爆炸"现象;再次,采用模糊自适应方法对所设计控制器中的匹配不确定项进行了逼近估计,有效地提高了速度张力系统的跟踪控制精度;稳定性分析结果表明,可逆冷带轧机速度张力系统是一致最终有界的.最后,基于工业现场的实际数据进行仿真对比研究,仿真结果验证了本文所提方法的有效性.

摘要：针对具有输入饱和的非对称缸电液伺服系统的位置跟踪控制问题,提出一种基于模糊干扰观测器的自适应动态面反步控制方法。首先,为便于系统控制器的设计,将系统模型等价转化为严格的反馈形式,并考虑了伺服阀控制信号存在的输入饱和问题;其次,通过构造模糊干扰观测器对系统中由参数摄动、负载扰动等构成的复合干扰进行了观测估计;再次,将反步控制与动态面控制相结合完成了非对称缸电液伺服位置系统控制器的设计,有效地增强了系统的鲁棒稳定性,并解决了反步控制中的“计算膨胀”问题;稳定性分析结果表明,闭环系统的所有信号均一致最终有界。最后,基于某650 mm冷带轧机电液伺服系统的实际数据进行了仿真对比研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。

摘要：针对液压式板坯结晶器驱动系统投资高昂、控制复杂、双缸同步性差等问题,提出了由空间非圆齿轮组成的两点连接、同步输出的板坯结晶器非正弦驱动系统。以新型空间非圆齿轮副为变速比传动机构,与偏心轴连杆一起合成结晶器的非正弦振动速度;建立了给定传动比下,波状面齿轮副的节曲线封闭条件和数学模型,并以此为基础,构建出振动波形具有匀速段特征的空间非圆齿轮节曲线;最后通过仿真计算,说明了根据给定非正弦波形设计非正弦驱动系统的流程。与其他形式的非正弦驱动系统相比,该系统不需伺服控制,且同步性能好,成本低,具有推广价值。

摘要：根据某型号哈芬预埋槽钢产品的尺寸,按照复杂断面型钢孔型设计的一般原理,开发了一套热轧哈芬预埋槽钢孔型系统。利用DEFORM-3D有限元模拟软件,对所有道次中轧件的填充情况进行模拟分析,并改进了孔型系统。针对主要孔型进行了以铅为实验材料的轧制实验,实验结果表明,所开发的孔型可行。

摘要：由于活齿传动具有结构紧凑,承载能力强,工艺性好等突出优点,将其扩展到非匀速传动领域。以推杆活齿传动为例,介绍非匀速活齿机构的基本结构,利用简单的余弦函数构建内圈齿廓方程,并根据给定传动比函数,建立外圈齿廓方程;对活齿机构连续传动的判定准则,传动效率以及内,外圈齿廓与推杆之间的压力角进行讨论,为非匀速活齿机构的设计提供了理论依据;根据活齿机构中推杆的初始位置,将其划分为两种基本的传动机构,分别固定内圈,外圈和活齿架后,演化出十种具有不同传动特性的非匀速活齿机构。建立具有椭圆齿轮传动特性的活齿机构,分析同一组设计参数下,活齿齿轮组装结构不同时的十种传动效果。仿真示例表明,非匀速活齿机构设计制造简单,能实现的变速传动效果多样,具有广阔的应用前景。

摘要：疲劳极限预测是工程结构件复杂载荷下抗疲劳设计重要基础。应力场强理论,无法给出考虑平均应力的疲劳极限关系,属于临界域准则,而临界点准则无法刻画高周疲劳损伤局部域特点,与高周疲劳损伤特点不相吻合。基于连续介质损伤力学及其不可逆热力学框架,建立一种基于高周疲劳损伤临界域本征损伤耗散的疲劳极限等量关系模型。该等量关系包括考虑拉压异性的含平均应力的拉伸疲劳极限和对称旋转弯曲疲劳极限与对称扭转疲劳极限之比。运用含平均应力的拉伸疲劳极限预测模型,对两种常见铝合金LC4和LC9进行寿命预测,结果表明所提模型优于现有的单一线性(GOODMAN和THORDBERG)和GERBER椭圆疲劳极限等量关系模型,与试验吻合较好,单一线性疲劳极限等量模型无法刻画拉压异性。利用对称旋弯-对称扭转疲劳极限比值预测模型分别对11种常见金属材料疲劳性能进行预测,结果表明所提模型明显优于基于应力场强法导出的比值预测模型。基于均布临界域本征损伤耗散开展疲劳极限预测,为金属材料疲劳强度预测研究提供了新思路。

摘要：改进接触传热测量装置,利用有限元模拟镁合金轧制过程辊缝界面的瞬态换热特性,以准确分析温度、压力和粗糙度对接触传热系数的耦合影响。结果表明,接触传热存在2个明显的临界阈值。当温度在150℃以下且界面压力低于22.1 MPa时,存在良好的线性规律。当超过第一阈值后,接触传热明显增强,呈现显著的非线性特征。另外,当界面压力超过50 MPa(第二阈值)且温度超过300℃时,接触传热很快趋于稳定。显然,此时的第二阈值与镁合金带材表面摩擦峰的弹塑性变形直接相关,通过增加微接触面积和摩擦峰的交互扩散,从而形成高压接触传热。基于这一现象的规律特征,有助于精确控制辊缝的接触界面温度,便于设计合适的轧制参数或优化轧制工艺。

摘要：基于体积不变定律和金属连轧秒流量相等原则计算了孔型设计中的相关参数,以50 mm×50 mm×6 mm的方管为研究目标,基于拓扑映射原理对孔型参数进行设计计算;根据辊花图建立了辊弯成形有限元模型,分析不同工艺参数对增厚系数的影响,基于响应面法建立了角部增厚的回归模型;结合国标GB/T6728-2002和角部充满度考虑,采用不同优化算法对回归模型进行优化,将优化方案的仿真结果与原方案进行对比;以优化方案作为初始参数进行辊弯成形试验,将优化方案的仿真结果与试验结果进行对比.结果表明:孔型设计的仿真结果与设计结果在角部存在一定误差;角部的欠充满状态可以采用增加圆管管径的方式进行补偿,但同时会引起壁厚的增加;虚拟仿真数据能够用于回归模型的建立,优化方案的仿真结果与回归模型的预测结果误差较小,验证了回归模型的可靠性;优化方案的仿真结果使得角部充满度较原方案更高,验证了优化结果的有效性;优化结果与试验结果误差小于10%,验证了有限元模型的准确性.

摘要：针对无缝钢管斜轧穿孔顶头表面缺陷在线检测的现实需求,提出了一种基于激光扫描、空间点云数据处理及深度学习的非接触测量方法。根据无缝钢管产线特点确定了检测位置、系统构成和顶头轮廓数据采集方案,并引入迭代最近点(ICP)配准方法,实现了测量点云与标准CAD模型的配准。针对头部缺陷设计了相应的分类数集和渐变形态,使用点云深度学习方法实现了缺陷精确分类和量化预警。针对表面磨损缺陷,设置磨损深度上限阈值以实现磨损程度的精确监测。为验证系统可靠性,搭建了顶头检测物理模拟平台,并利用3D打印技术定制了含有不同缺陷特征的顶头实物模型。测试结果表明,表面轮廓检测误差在0.06 mm以内,头部缺陷分类精度可达97.7%、准确度可达98.1%,满足在线检测要求。

摘要：Certain non-metallic granules （NMG） were selected as the research object. It was proposed to conduct the volume compression experiments as well as those on the NMG physical properties at high stress levels. Then, not only the volume compression ratio curve but also the extended Drucker-Prager linear model were obtained. In addition, through the friction strength tests, parameters of the Mohr-Coulomb model were gained, which proved in basic agreement with those of the extended Drucker-Prager linear model. Additionally, curves of the friction coefficients between the NMG and the sheet metal trader different pressures were also obtained. Based on the material performance experiments, numerical analysis in respect of flexible-die forming process with solid granule medium （SGM） was conducted. The die and device for experiments of solid granule medium forming （SGMF） on sheet metal were designed and manufactured. Typical parabolic parts were successfully trial-produced. The tests and simulation results show that the sheet formability is significantly improved for the extraordinary friction performance during interaction between the SGM and the sheet metal surface. The process control and die structure are simple, and the shaped work-pieces enjoy many advantages, such as satisfactory surface quality and favorable die fitability, which offers a brand-new method and means for processing and preparation of sheet metals.