金属层合板轧制复合工艺国内外研究进展 被引量：38

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作者 王涛 齐艳阳 +3 位作者 刘江林 韩建超 任忠凯 黄庆学 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期42-56,共15页

金属层合板发挥了组元材料各自的优势,实现了单一金属不能满足的综合性能,是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,被广泛应用于航空航天、国防军工、交通运输和装备制造等领域.轧制法是金属层合板的主要制备方法之一,具有稳定连续化... 金属层合板发挥了组元材料各自的优势,实现了单一金属不能满足的综合性能,是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,被广泛应用于航空航天、国防军工、交通运输和装备制造等领域.轧制法是金属层合板的主要制备方法之一,具有稳定连续化生产的优势.本文主要综述了金属层合板轧制复合工艺国内外的研究进展,简述了机械啮合理论、金属键理论等目前被学者认可的几种金属层合板轧制复合假说,分类总结了热轧、冷轧、异温轧制、累积叠轧、异步轧制等复合工艺的优缺点及适用范围,同时通过工程法、流函数法和上限法等理论解析,分析了金属层合板轧制复合工艺技术方面的特点.针对数值仿真中的待复合界面连接问题,归纳了粘合模型、共节点模型等界面处理模型及应力场、应变场、速度场等相关物理量定值或函数关系的复合判据.基于目前轧制复合工艺存在的不足,提出了研究团队国际首创的残余应力小、板形好且结合强度高的波纹轧制复合工艺,并对轧制复合工艺今后的研究重点作了展望. 展开更多

关键词 金属层合板 轧制 复合工艺 理论解析 数值仿真 波纹轧制

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镁合金板材轧制成形边裂的研究进展 被引量：14

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作者 刘江林 齐艳阳 +3 位作者 王涛 王跃林 任忠凯 韩建超 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期138-145,共8页

镁合金是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,其具有质量轻、比强度高、弹性模量大等优点,同时具有良好的减震降噪和抗冲击等性能,被广泛应用到国民经济和工业生产等诸多领域。深入开展镁合金关键技术问题研究,对解决当前能源结构、... 镁合金是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,其具有质量轻、比强度高、弹性模量大等优点,同时具有良好的减震降噪和抗冲击等性能,被广泛应用到国民经济和工业生产等诸多领域。深入开展镁合金关键技术问题研究,对解决当前能源结构、产业结构的突出问题具有非常重要的意义。轧制是生产镁合金板材的常用方法之一,该生产工艺可以细化镁合金板材的组织,提高其力学性能,且具有连续化批量生产的优势。然而,镁合金板材在轧制过程中极易出现边裂,由此产生的大量切边废料严重影响了镁合金板材的成材率和材料利用率,限制了该材料的进一步发展。针对镁合金板材轧制过程中出现的边裂问题,近几年学者们采用在线加热、包覆轧制、衬板轧制、异步轧制、预制凸度、模型预测等方法对镁合金板材轧制成形进行了研究,并取得了积极的效果。这为制备无边裂或少边裂的镁合金板材提供了可能,且其工业化生产将带来巨大的经济效益。本文归纳了国内外镁合金板材轧制成形边裂的研究进展,简述了镁合金板材轧制成形易产生边裂的宏微观原因,分类总结了轧制温度、压下制度、轧制速度和应力状态等宏观因素对边裂产生的机理及影响规律,并从晶体的结构、织构、组织均匀性、孪晶和脆性相等微观角度分析了镁合金板材边裂的机制。基于镁合金板材轧制边裂的宏微观机制及影响规律,总结了减轻边裂的方法,即通过改变轧制方式、转换轧制路径、改进成分设计等手段减少镁合金板材轧制成形边裂的产生,同时分析了目前研究中存在的不足并对今后的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 镁合金 板材 轧制 边裂

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金属复合极薄带制备工艺研究进展 被引量：4

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作者 罗超 刘晓 +2 位作者 任忠凯 王涛 王天翔 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第12期197-202,共6页

随着电子工业、微型机器人等相关产业向智能化、微型化发展,工业产品对金属复合材料厚度提出了更高要求,研发性能优良的金属复合极薄带具有重要意义。金属极薄带轧制过程受到最小可轧厚度的限制,这增加了异种金属复合极薄带的制备难度... 随着电子工业、微型机器人等相关产业向智能化、微型化发展,工业产品对金属复合材料厚度提出了更高要求,研发性能优良的金属复合极薄带具有重要意义。金属极薄带轧制过程受到最小可轧厚度的限制,这增加了异种金属复合极薄带的制备难度。目前,制备金属复合极薄带的主要方法有喷射沉积法、磁控溅射法、扩散焊接法和轧制复合法。喷射沉积法和磁控溅射法工艺复杂,成本较高,通过扩散焊接法得到的金属复合极薄带结合强度较低,难以大规模生产。轧制复合法可分为“先复合后减薄”和“先减薄后复合”组合工艺。“先复合后减薄”组合工艺在较为成熟的异种金属中厚板轧制复合技术基础上进行后续减薄过程,但此工艺复杂,成本较高;“先减薄后复合”组合工艺直接采用极薄带材作为原料,复合工艺较简单,但对设备要求较高。本文归纳了金属复合极薄带的制备方法,重点评析了轧制复合组合工艺在金属复合极薄带材制备的应用,综述了金属复合极薄带材制备过程方面的研究新进展,并预测了金属复合极薄带材制备工艺研究的发展方向。 展开更多

关键词 金属复合极薄带 轧制复合法 先复合后减薄 先减薄后复合

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主被动阻尼减振器对轧机辊系减振特性研究

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作者 徐慧东 王义平 +2 位作者 和东平 周碧柳 张伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2713-2730,共18页

轧机的垂直振动是冷轧带钢产品生产效率低下的关键问题所在,严重影响了轧制产品的质量和轧制速度的提高.为提升轧机设备的安全性,同时提高生产的效率和钢材的精度,基于主被动阻尼减振器对轧机辊系的振动特性及减振效果进行了研究.首先,... 轧机的垂直振动是冷轧带钢产品生产效率低下的关键问题所在,严重影响了轧制产品的质量和轧制速度的提高.为提升轧机设备的安全性,同时提高生产的效率和钢材的精度,基于主被动阻尼减振器对轧机辊系的振动特性及减振效果进行了研究.首先,考虑主动阻尼控制效应中的分数阶和时滞因素,建立带有主被动阻尼减振器的分数阶时滞垂直非线性振动方程;然后,对建立的数学模型进行稳定性分析,得到主被动阻尼减振器各参数的稳定区域;再者,运用多尺度法求得系统的幅频方程,分析系统的时域特性、频谱特性、主共振特性以及次谐共振特性;而后,对轧机辊系振动响应进行时滞反馈控制,通过获得最优反馈控制增益和最优反馈时滞,将振动系统的振幅、不规则振动及能量消耗达到最优;最后,对静定轧机上工作辊进行了垂直振动控制实验,对比发现理论分析与实验结果基本吻合,结果表明主被动阻尼减振器能够有效抑制轧机辊系的垂直振动并满足设计要求.研究结果为轧机辊系减振器的设计应用及轧机的振动控制提供了参考. 展开更多

关键词 时滞 稳定性 谐波共振 减振控制 轧机辊系

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生物质纤维素基多功能材料构建及其在新型能量存储方面的应用 被引量：4

5

作者 张奇 李晓东 +1 位作者 王文雯 刘晓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1427-1443,共17页

生物质材料细胞壁物质的高效分离及功能化直接关系着废弃生物质的高值化应用。作为生物质材料细胞壁的三大组分之一,纤维素纳米纤丝已经被广泛用于构建独特纳米结构和功能的复合材料如三维结构气凝胶、自修复水凝胶、纳米微晶光子膜、... 生物质材料细胞壁物质的高效分离及功能化直接关系着废弃生物质的高值化应用。作为生物质材料细胞壁的三大组分之一,纤维素纳米纤丝已经被广泛用于构建独特纳米结构和功能的复合材料如三维结构气凝胶、自修复水凝胶、纳米微晶光子膜、光敏感织物等。探索一条生物质纤维素高值化、实用化发展路径显得尤为重要,本文围绕生物质纳米纤维素的分离提取和功能材料的构筑及其在新型能源存储方面的应用进行论述。首先,简要叙述当前纳米纤维素的化学结构及其作为多功能材料结构单元的优势,并从实验条件、环保、经济、纤维得率与质量的角度分析了生物基纳米纤维素分离制备方法的发展历程和优缺点;然后,介绍了纳米纤维素基纤维、薄膜、气凝胶、碳气凝胶的微/纳米结构、化学键、力学性能在热管理器件如建筑制冷器、太阳驱动式水蒸发器中太阳能的散射与吸收、红外发射、水分的吸收与传导和电化学能源储存中柔性电极的设计、亲锂型隔膜及碳基集流体等功能材料的构建过程中所发挥的作用。最后,从生物质材料的特异性结构的利用、组分的提取分离与转化、复合材料构建角度对纳米纤维素的未来研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 生物质纤维素 功能材料 热管理器件 水资源收集 电池材料

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基于负刚度吸振器的轧机辊系非线性垂振控制

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作者 段子衡 和东平 +1 位作者 徐慧东 王涛 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期96-106,共11页

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... 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。 展开更多

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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波纹辊轧制温度对镁/铝复合板界面组织及力学性能的影响 被引量：13

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作者 锅渺 李莎 +2 位作者 赵利平 韩建超 王涛 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第22期22087-22092,共6页

采用波纹型轧辊制备镁铝复合板,与传统平轧方法作对比,研究轧制温度对复合板界面结合状态、基体显微组织和力学性能的影响。同时建立了二维轧制模型,分析了波纹辊轧制和平辊轧制过程中应变的变化。结果表明,相同的轧制温度下,波纹辊轧... 采用波纹型轧辊制备镁铝复合板,与传统平轧方法作对比,研究轧制温度对复合板界面结合状态、基体显微组织和力学性能的影响。同时建立了二维轧制模型,分析了波纹辊轧制和平辊轧制过程中应变的变化。结果表明,相同的轧制温度下,波纹辊轧制可以有效提高镁铝双金属的结合效率,实现有效结合的临界温度从平辊轧制的300~350℃降低至250℃。随着轧制温度的升高,元素扩散层厚度逐渐增加,未发现中间化合物生成。仿真结果分析表明,波谷处的等效应变明显高于波峰处,平辊轧制的等效应变介于波峰与波谷之间,轧制温度的变化对等效应变的影响较小。波纹辊制备镁铝复合板的抗拉强度高于同温度下平辊制备的复合板,复合板抗拉强度随轧制温度的升高先升高后降低,在350℃时抗拉强度达到峰值(310 MPa)。 展开更多

关键词 镁铝复合板 波纹辊轧制 显微组织 力学性能

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颗粒阻尼吸振器对轧机辊系减振特性的研究 被引量：3

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作者 王明 徐慧东 +3 位作者 和东平 王涛 王义平 任超然 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期23-34,78,共13页

轧机在高速轧制过程中经常会发生垂直振动现象,这种振动行为会影响轧制过程的稳定性以及复合板表面质量和结合强度,不利于轧制生产高效连续进行。为了抑制轧机辊系在轧制过程中产生的垂直振动,该研究设计了一种多自由度颗粒阻尼吸振器... 轧机在高速轧制过程中经常会发生垂直振动现象,这种振动行为会影响轧制过程的稳定性以及复合板表面质量和结合强度,不利于轧制生产高效连续进行。为了抑制轧机辊系在轧制过程中产生的垂直振动,该研究设计了一种多自由度颗粒阻尼吸振器。建立了安装吸振器的轧机上工作辊垂直非线性参激振动模型。运用多尺度法求解了系统的幅频特性方程,仿真分析了振动系统的奇异特性、时域特性、频谱特性以及幅频特性。对静定轧机上工作辊进行了垂直振动控制试验,对比发现理论分析与试验结果基本吻合,证明所建立的四自由度振动模型的可靠性。结果表明,颗粒阻尼吸振器能够有效地抑制轧机辊系的垂直振动并满足设计要求。 展开更多

关键词 轧机 颗粒阻尼吸振器 非线性 垂直振动 多尺度法

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基于激光超声的晶粒尺寸动态检测稳定性研究 被引量：4

9

作者 张彦杰 徐冬 +3 位作者 王晓晨 杨荃 薛仁杰 董峰 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1427-1435,共9页

基于光折变晶体搭建一套用于检测板带晶粒尺寸的激光超声实验系统,并采用带有千分尺的移动平台和旋转平台模拟板带的面外抖动和小角度偏转,采用衰减法对TC4钛合金板材的平均晶粒尺寸进行表征。结合实验数据分析动态样品的不稳定因素对... 基于光折变晶体搭建一套用于检测板带晶粒尺寸的激光超声实验系统,并采用带有千分尺的移动平台和旋转平台模拟板带的面外抖动和小角度偏转,采用衰减法对TC4钛合金板材的平均晶粒尺寸进行表征。结合实验数据分析动态样品的不稳定因素对超声波信号的影响,并进一步评估其对激光超声检测晶粒尺寸精度的影响,进而对激光超声技术的工程应用提出量化的稳定性要求。研究结果表明:板带的面外抖动使光学系统产生离焦量,离焦量越大,返回系统中的散斑强度越低、信噪比越低;小角度偏转改变了反射光的法线方向,引起光折变晶体内部干涉条纹的变化,对干涉的稳定性造成影响;小角度偏转也会降低系统接收到的散斑强度,对系统的信噪比造成影响;动态样品的不稳定因素会引起平均晶粒尺寸的表征偏差,因此,工业用激光超声检测系统在设计时要充分考虑环境干扰,以保证检测精度。 展开更多

关键词 激光超声 晶粒尺寸 衰减系数 光折变晶体

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棒材表面缺陷的激光超声无损检测方法研究 被引量：3

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作者 弓鹏飞 张彦杰 +5 位作者 王法雨 任志国 蔺素宏 张逢艺 师玮 陈丹 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第9期44-49,共6页

为了探究并验证棒材表面缺陷的定量无损检测,采用建立带有缺陷的棒材模型的实验方案,研究了激光超声表面波与棒材表面裂纹的作用机理,探究了不同深度的缺陷对表面波反射回波的影响。同时提取了缺陷相关特征信号,利用时域与飞行散射法的... 为了探究并验证棒材表面缺陷的定量无损检测,采用建立带有缺陷的棒材模型的实验方案,研究了激光超声表面波与棒材表面裂纹的作用机理,探究了不同深度的缺陷对表面波反射回波的影响。同时提取了缺陷相关特征信号,利用时域与飞行散射法的结合,确定了棒材表面裂纹的位置。又利用反射回波信号建立棒材缺陷深度参考模型,确定棒材表面缺陷的深度,由此得出了推导棒材表面缺陷深度的计算公式,计算出了缺陷深度。数值结果与理论结果有很高的吻合度,为棒材表面裂纹的定量检测提供了一种高效准确的方法。 展开更多

关键词 激光超声 表面缺陷 有限元分析 超声表面波

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二十辊轧机辊系耦合振动特性及振动控制

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作者 孔祥岚 和东平 +2 位作者 徐慧东 王涛 黄庆学 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期278-289,共12页

精密极薄带因具备高精度、耐腐蚀、优异表面光洁度等性能,被广泛应用于微制造、微电子等高技术领域。二十辊轧机辊系的耦合振动对极薄带的生产有着重要的影响。考虑到轧制工艺和润滑状态等变化形成非线性轧制界面,建立了一种二十辊轧机... 精密极薄带因具备高精度、耐腐蚀、优异表面光洁度等性能,被广泛应用于微制造、微电子等高技术领域。二十辊轧机辊系的耦合振动对极薄带的生产有着重要的影响。考虑到轧制工艺和润滑状态等变化形成非线性轧制界面,建立了一种二十辊轧机辊系耦合动力学模型。应用多尺度法求解主共振和内共振的幅频特性方程,分析了不同参数对幅频特性曲线的影响。基于奇异性理论探究了不同参数与系统分岔的关系。同时,根据李雅普诺夫一次近似稳定性判据,结合系统动相平面相轨迹图,对系统稳定性进行判断分析。然后,基于Washout filter控制器原理设计了一种状态反馈控制器,通过对系统进行状态空间表达式变换,分析了控制增益对幅频特性的影响。利用时域图、相位图、频谱图以及Poincaré截面图进行仿真对比,验证了所设计控制器的可行性和有效性,为二十辊轧机振动及其控制的研究提供了一定的理论指导。 展开更多

关键词 二十辊轧机 非线性轧制界面 多尺度法 幅频特性 稳定性 Washout filter控制器

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基于平均法的余弦激励分数阶振子系统动力学分析

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作者 师玮 郭蓉 +3 位作者 解加全 张彦杰 王涛 黄庆学 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期623-641,共19页

提出了一种求解余弦激励下分数阶振子系统位移响应的解析和数值算法。其中解析方法是用平均法来求出系统的稳态响应解和瞬态响应解,总位移响应解即为稳态解和瞬态解的总和。提出一种数值方法,利用Grunwald-Letnikov分数阶导数的定义将... 提出了一种求解余弦激励下分数阶振子系统位移响应的解析和数值算法。其中解析方法是用平均法来求出系统的稳态响应解和瞬态响应解,总位移响应解即为稳态解和瞬态解的总和。提出一种数值方法,利用Grunwald-Letnikov分数阶导数的定义将系统中的分数阶微分项进行离散化处理,降低了原系统阶数。在一般的周期激励下,系统的近似响应解可以采用傅里叶级数展开法和线性系统叠加原理得到。最后,利用数值模拟对所提方法的有效性和可行性进行了验证,并对分数阶阶次、线性阻尼系数和分数阶导数系数对系统稳态响应振幅和总位移响应的影响进行了分析。 展开更多

关键词 平均法 分数阶振子系统 Grunwald-Letnikov分数阶导数 位移响应

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