检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2025年第7期44卷 96-106页

作者：段子衡和东平徐慧东王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024

轧机振动理论的研究一直是轧制成形领域的关键科学问题,对提高板材的质量以及设备的稳定性至关重要。为了对轧机辊系的非线性垂振现象进行合理的控制,设计了一种安装于上平衡梁处的负刚度吸振器,并建立了安装吸振器的轧机辊系非线性垂... 详细信息

轧机振动理论的研究一直是轧制成形领域的关键科学问题,对提高板材的质量以及设备的稳定性至关重要。为了对轧机辊系的非线性垂振现象进行合理的控制,设计了一种安装于上平衡梁处的负刚度吸振器,并建立了安装吸振器的轧机辊系非线性垂直振动模型。运用多尺度法求解得到了轧机辊系的主共振幅频特性方程,分析了轧制力、负刚度和阻尼的动态变化对系统幅频特性的影响,通过仿真分析了轧辊与负刚度吸振器相互作用的时域特性、频谱特性、幅频特性以及功率流特性。基于功率流理论并结合有限元仿真证明了模型建立的正确性以及负刚度吸振器的可行性,通过对比发现负刚度吸振器对于轧机非线性垂振有着良好的控制效果,为轧机非线性动力学分析及稳定性控制提供理论指导和技术支持。

关键词：轧机负刚度吸振器非线性多尺度法功率流

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高温H型钢截面尺寸视觉测量方法研究

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机械工程学报 2025年第6期61卷 43-52页

作者：杜旺哲陈康辉李旭为刘元铭郑宪广赵雪霞王涛王志华太原理工大学机械工程学院太原030024 先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 太原理工大学金属成形技术与重型装备全国重点实验室太原030024

针对当前高温H型钢截面尺寸测量需求,设计并搭建一种由多相机和线性激光器构成的高温H型钢截面尺寸测量系统,系统由四个激光三角模型子系统组成,子系统分别测量对应方向的型钢尺寸,采用拼接方式实现型钢截面尺寸测量。采用张正友标定法... 详细信息

针对当前高温H型钢截面尺寸测量需求,设计并搭建一种由多相机和线性激光器构成的高温H型钢截面尺寸测量系统,系统由四个激光三角模型子系统组成,子系统分别测量对应方向的型钢尺寸,采用拼接方式实现型钢截面尺寸测量。采用张正友标定法和平面拟合法分别对子系统进行标定,采用量块进行标定精度评价,试验结果表明,精度可达到±0.05 mm。针对高温H型钢表面氧化铁皮和其他杂质造成的光条凹凸不平和断线问题,提出一种基于局部回归分析和二次拟合修正的光条中心提取算法和模拟卡尺测量的H型钢截面尺寸视觉测量方法,试验结果表明,采用该方法对高温H型钢进行测量,精度可达到±0.5 mm,每幅图像平均处理时间为0.24 s,为实现热轧H型钢生产过程中的闭环控制提供了尺寸数据支撑。

关键词：高温H型钢截面尺寸测量标定精度评价光条中心提取视觉测量

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Mg/Al复合板波纹轧变形特点与微观组织演变

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机械工程学报 2025年第8期61卷 85-97页

作者：刘元铭刘延啸申宏卓王振华王涛太原理工大学机械工程学院先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心金属成形技术与重型装备全国重点实验室

针对普通平轧制备复合板存在的结合强度低、轧后弯曲严重等难题，采用波平轧工艺制备Mg/Al复合板，并对其进行力学性能测试。波平轧制备的Mg/Al复合板抗拉强度为324.50 MPa，比普通平轧提高了11.8%；剪切强度为82.55 MPa，比普通平轧提... 详细信息

针对普通平轧制备复合板存在的结合强度低、轧后弯曲严重等难题，采用波平轧工艺制备Mg/Al复合板，并对其进行力学性能测试。波平轧制备的Mg/Al复合板抗拉强度为324.50 MPa，比普通平轧提高了11.8%；剪切强度为82.55 MPa，比普通平轧提高了8.0%。通过建立波纹轧Mg/Al复合板三维热-力耦合有限元模型，分析轧制过程中应力、应变、温度变化规律。波纹轧过程中镁板表面剪应力方向发生多次改变，变形区内交替出现多个前滑区与后滑区，形成多个搓轧区。这种剪切作用产生了更多的变形热，提升了镁板温度，协调了异种金属变形。融合有限元得到的变形区金属温度、应变随时间的变化规律，利用轧卡试验研究了波纹轧变形区内特征位置的微观组织演变规律，并揭示了波纹轧Mg/Al复合板的结合机理。

关键词： Mg/Al复合板波纹轧力学性能组织演变

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基于惩罚法接触模型的Cu/Al复合板轧制界面动态复合过程数值模拟

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中国表面工程 2025年第1期38卷 182-194页

作者：孙其美覃志伟赵辰辰孙亚波王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 金属成形技术与重型装备全国重点实验室太原030024

数值模拟是金属复合板轧制过程分析的有力工具,然而目前模拟异种金属层状板冷轧复合的数值模型大多采用界面绑定或摩擦约束。难以对界面动态复合进行判定和模拟,较难反映复合板真实的应力应变场以及实现宏观翘曲、厚度比的高精度预测,... 详细信息

数值模拟是金属复合板轧制过程分析的有力工具,然而目前模拟异种金属层状板冷轧复合的数值模型大多采用界面绑定或摩擦约束。难以对界面动态复合进行判定和模拟,较难反映复合板真实的应力应变场以及实现宏观翘曲、厚度比的高精度预测,并且在单道次大压下率下易出现网格畸变严重、计算不收敛等问题,从而制约了轧制复合仿真领域的融合发展。提出了一种新的数值模型,其中的Cu/Al板有限元建模部分采用一种长宽比大于等于2的细长形网格,并且改进先前复合判据在力学行为上只考虑法线方向的不足,引入了切向力限制条件,更好地描述了法向力和切向力综合作用的实际轧制复合过程。该模型可实现对40%~60%压下率区间内,2∶4、3∶3、4∶2厚度比Cu/Al板的轧制复合模拟和宏观样貌表征,同时实现对复合板翘曲度板形和轧后厚度比的高精度模拟,翘曲度的误差均小于7.40%,轧后厚度比误差一般小于10%。模型初步解决了单道次大压下率下的严重网格畸变和计算不收敛问题,此外,在评估层状金属板复合质量和进一步探究轧制复合内在作用机制等方面有良好的发展潜力。

关键词：复合板轧制数值模拟惩罚接触算法有限元法轧制复合判据

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多层复合材料构件的快速拓扑及取向优化

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工程塑料应用 2025年第1期53卷 74-82页

作者：李文政梁建国太原理工大学机械工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024

为提高多层纤维复合材料构件的拓扑及取向优化效率,解决优化过程中“底切”结构及纤维取向局部最优等数值问题,提出了一种基于敏感度惩罚和聚类算法的快速拓扑及取向优化方法。首先,依据双向渐进优化方法的单元更新特性,对各层单元敏感... 详细信息

为提高多层纤维复合材料构件的拓扑及取向优化效率,解决优化过程中“底切”结构及纤维取向局部最优等数值问题,提出了一种基于敏感度惩罚和聚类算法的快速拓扑及取向优化方法。首先,依据双向渐进优化方法的单元更新特性,对各层单元敏感度数值进行基于层数的惩罚,实现上层材料的优先去除,避免了“底切”结构。其次,利用有限元理论及本构矩阵特性,简化了单元敏感度计算公式,实现优化效率的大幅提升,并以此为基础精简取向优化模型。随后,利用一维聚类算法和过滤算法规避局部最优问题,并获得各单元最优角度,分层应用多维聚类算法得到各层纤维取向分布结果。最后,根据各层纤维取向分布推导出各层铺放路径,通过纤维铺放设备实现优化结果的铺放成型。对比结果表明,所提方法有效解决了优化过程中的数值问题,结构体积率可降至40%,优化效率提高了35.9%,结构刚度提升了17%,推导出的铺放轨迹具有良好的制造可行性。

关键词：拓扑优化纤维增强复合材料敏感度惩罚取向优化层合板有限元

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FeCrAl/GF/CFRP层合板制备与电热性能

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中国表面工程 2025年第1期38卷 172-181页

作者：曹泽仁陈蕾魏士博张晓琼王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024

飞机结冰是高空飞行时面临的危险问题,对飞机飞行安全构成极大的威胁。根据主动电除冰需求,提出一种高电阻不锈钢箔带与碳纤维预浸料复合的新型层合材料,采用真空袋工艺在热压罐内加温加压制备铁铬铝(FeCrAl)/玻璃纤维(GF)/碳纤维(CFRP... 详细信息

飞机结冰是高空飞行时面临的危险问题,对飞机飞行安全构成极大的威胁。根据主动电除冰需求,提出一种高电阻不锈钢箔带与碳纤维预浸料复合的新型层合材料,采用真空袋工艺在热压罐内加温加压制备铁铬铝(FeCrAl)/玻璃纤维(GF)/碳纤维(CFRP)层合板,其拉剪强度达到7.1 MPa。为了验证其电热性能,研究铜箔胶带、导电银浆加铜箔带和铜箔带分别作为电极对接触电阻的影响。在不同功率密度的输入下测试层合板的电热性能。结果表明,该层合板在0.164 W/cm^(2)的较低功率密度输入下,温度可以迅速从室温升高至65℃,同时温度分布均匀,且在30次电热循环测试后电热性能保持不变,具有良好的疲劳性能。电热除冰测试中,层合板在0.164 W/cm^(2)的功率密度输入下,于260 s内将冰层完全融化,该层合板在防/除冰领域的应用具有良好的发展前景。研究表明,纤维金属层合板(FML)的电热除冰性能优秀,制备过程简单,界面结合良好,具有作为飞机机翼蒙皮除冰材料的潜力。

关键词：碳纤维层合板结合强度疲劳测试焦耳加热

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基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法研究

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塑性工程学报 2025年第1期32卷 255-268页

作者：郑宪广刘元铭杜旺哲陈康辉王涛王志华太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 太原理工大学金属成形技术与重型装备全国重点实验室山西太原030024

针对当前热态H型钢断面全尺寸测量需求,设计了一种基于线结构光的热态H型钢断面尺寸测量系统。测量系统由4个线结构光子系统、H型钢、电机等组成,通过各侧相机对H型钢进行图像采集,并将测量数据拼接实现热态H型钢断面全尺寸测量。为实... 详细信息

针对当前热态H型钢断面全尺寸测量需求,设计了一种基于线结构光的热态H型钢断面尺寸测量系统。测量系统由4个线结构光子系统、H型钢、电机等组成,通过各侧相机对H型钢进行图像采集,并将测量数据拼接实现热态H型钢断面全尺寸测量。为实现热态H型钢断面轮廓信息的精确提取,提出一种基于法线的高斯滤波线结构光中心线提取方法,分析高斯滤波对线结构光截面灰度分布对称均匀程度的影响规律,利用几何矩构建高斯截面灰度分布模型;在构建的模型基础上,设计一种基于法线的线结构光中心线提取方法,根据初提取中心线法线方向进行中心坐标计算和插值优化,实现热态H型钢线结构光图像中心线快速高精度提取。设计一种基于特征点检测的热态H型钢断面尺寸测量算法,分析热态H型钢轮廓形状特点和数学特征,拾取尺寸特征点,实现热态H型钢断面全尺寸测量。结果表明,与考虑膨胀系数后的热态H型钢尺寸相比,高度、宽度和翼缘的最大相对误差分别为0.06%、1.8%和1.76%;腹板厚度最大绝对误差为0.23 mm。提出的测量算法满足测量需求,能够实现热态H型钢断面尺寸测量。

关键词： H型钢线结构光测量高斯滤波几何矩线结构光中心线提取

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铝合金压铸件X射线图像多任务分割方法研究

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特种铸造及有色合金 2025年第1期45卷 15-22页

作者：杜旺哲刘元铭牛小淼王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原030024 太原理工大学金属成形技术与重型装备全国重点实验室太原030024

为满足对铝合金压铸件内部缺陷和关键位置的精确分割需求,提出一种铝合金压铸件X射线图像多任务分割算法。设计一种关键位置边界感知模块和局部参数共享编码器,提高对低相关性任务的特征提取能力。开发一种交互式注意力模块,探究关键位... 详细信息

为满足对铝合金压铸件内部缺陷和关键位置的精确分割需求,提出一种铝合金压铸件X射线图像多任务分割算法。设计一种关键位置边界感知模块和局部参数共享编码器,提高对低相关性任务的特征提取能力。开发一种交互式注意力模块,探究关键位置及其边界区域特征交互融合机制。结果表明,提出的多任务缺陷分割算法可以对X射线图像中的缺陷和关键位置区域同时进行分割,且分割精度在mIoU指标上分别为42.3和82.5,满足实际需求。

关键词：缺陷分割铝合金压铸件多任务分割 X射线图像深度学习

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热轧板带感应加热建模及应用

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塑性工程学报 2025年第1期32卷 84-91页

作者：逯少波李盼盼李伟王涛太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 先进金属复合材料成型技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024 中冶南方工程技术有限公司湖北武汉430223

为准确分析感应加热在板带热轧中的应用,通过对集肤深度内离散单元的功率进行积分,确定了每个单元的内热源强度,对集肤深度范围内外设置不同的二维差分方程,利用Python语言建立了感应加热差分模拟计算模型。利用COMSOL有限元分析软件对... 详细信息

为准确分析感应加热在板带热轧中的应用,通过对集肤深度内离散单元的功率进行积分,确定了每个单元的内热源强度,对集肤深度范围内外设置不同的二维差分方程,利用Python语言建立了感应加热差分模拟计算模型。利用COMSOL有限元分析软件对热轧板带的感应加热过程进行了现场对应工况条件下的仿真,并将仿真结果与差分模拟结果和现场实测数据进行对比,得到的温度变化曲线具有较好的一致性,误差不大于5%。着重分析了集肤深度对于板带传热过程的影响以及板带最高温度在特定条件下出现在次表面的原因。该差分模拟具有较高精度与较快运算速度,可以满足日常工程实践要求。

关键词：热轧板带感应加热差分模拟 COMSOL仿真传热机理

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基于模糊自调整PID的全液压矫直机位置控制研究

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轧钢 2025年第1期42卷 107-112页

作者：曹益忠袁豪哈达张卫荣冯金刚太原理工大学机械工程学院山西太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024

全液压矫直机是消除钢板浪形缺陷和残余应力、保证平直度的重要精整设备,直接影响着板材的表面质量。传统矫直机主要通过常规PID控制液压缸的位置精度来实现辊缝的在线动态调整,但受来料不均、参数摄动以及伺服阀死区等因素影响使液压... 详细信息

全液压矫直机是消除钢板浪形缺陷和残余应力、保证平直度的重要精整设备,直接影响着板材的表面质量。传统矫直机主要通过常规PID控制液压缸的位置精度来实现辊缝的在线动态调整,但受来料不均、参数摄动以及伺服阀死区等因素影响使液压系统具有非线性和参数时变等特点,因此针对传统PID控制很难满足现代矫直工艺要求的问题,提出了一种基于模糊自调整PID的矫直机液压位置控制策略,将模糊逻辑控制和常规PID控制结合,构成模糊自调整PID控制方法应用于矫直机的液压AGC系统。通过仿真和实验表明,该控制方法比常规的PID控制方法更加实用,在现场十三辊全液压高强板矫直机上可实现实际辊缝值与目标辊缝值的最大偏差控制在0.13mm以内,平均偏差控制在0.06mm以内,4个液压缸压力的最大偏差在1.00MPa以内,平均偏差控制在0.12MPa以内,对其他电液伺服系统的升级改造具有一定的指导意义。

关键词：矫直机液压系统 PID控制模糊自调整PID 位置控制

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