基于非局部效应的轧制界面接触应力研究

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1、分类号学号２０１４０３６０１０１１学校代码１０４８８密级博士学位论文基于非局部效应的轧制界面接触应力研究学位申请人：李斯学科专业：机械工程指导教师：王志刚教授答辩日期：２０１８年３月２曰武汉科技大学研究生学位论文创新性声明，本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外。，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标

2、明＿１＿申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任＝／ｉ？邮：论文作者签名：辦ｈ期叫Ｍ研究生学位论文版权使用授权声明本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位、使用学位论文的规定，的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留同意学校保留并向有关部门（按照《武汉科技大学关于研宄生学位论文收录，工作的规定》执行，允许论文被查阅和借阅）送交论文的复印件和电子版本同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。论文作者签名：ＡＭ：指导教

3、师签名：？／日期１１？．ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchoftheContactStressatInterfaceBasedontheNonlocalEffectinStripRollingPh.D.Candidate：SiLiMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.Zhigang

4、WangWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMarch2,2018武汉科技大学博士学位论文摘要在轧制过程中，准确地预测轧制界面的接触应力对生产高质量的板带具有重要意义。传统上所用的接触应力模型是基于经典连续介质力学提出来的，虽然能够解决许多实际工程问题，但有时也出现了理论与实际不符的情况。在传统理论模型中，轧制接触面上的接触应力通常被认为是局部的，即某一点的应力仅与该点的受力状态有关，而与周围邻域内其他点的受力状态无关。实际上，轧制界面上

5、某一点的受力不仅与该点的应力状态有关，还与周围某一邻域内所有点的受力状态有关，即存在非局部效应。为了反映轧制界面上的非局部效应，有必要利用非局部理论来进一步分析轧制界面上的接触应力。因此，本文将非局部理论引入轧制成形问题中，分别建立了Oden非局部模型下的接触应力模型和非局部应力梯度模型下的接触应力模型，并对两种非局部模型之间的差异进行了研究。为了确定非局部模型中的非局部特征参数，本文设计开发了一种基于（改进）反演算法的间接测量轧制界面接触应力的传感器，并对非局部特征参数的取值范围进行了探讨。本文的主要工作为：1.利用Oden非

6、局部模型分别建立了无润滑轧制和润滑轧制情况下的轧制接触应力模型。分析了无润滑轧制状态下非局部接触应力和局部接触应力的区别，讨论了非局部效应对润滑轧制中入口区、塑性变形区和出口区的接触应力的影响，研究了非局部特征参数和摩擦系数、张力、压下量等工艺参数对非局部效应的影响。2.基于Eringen梯度理论导出了非局部应力梯度模型，利用该模型分别建立了无润滑轧制和润滑轧制情况下的轧制接触应力模型。研究了无润滑轧制状态下非局部效应对库伦摩擦模型和绝对恒定摩擦模型下轧制单位压力的影响，同时研究了润滑轧制状态下局部（库伦）模型和非局部模型预测的

7、接触应力之间的差别，分析了润滑轧制状态下入口区、塑性变形区和出口区非局部效应的强弱，讨论了非局部模型和局部模型的差距同非局部特征参数和压下量等参数的关系。然后对Oden非局部模型和非局部应力梯度模型在预测轧制接触应力时二者之间的差异进行了研究。3.在传统反演算法的基础上，本文利用包络拟合方法改进了反演算法，并设计了一种基于（改进）反演算法的间接式接触应力传感器。通过数值仿真和实验测试共同验证了改进反演算法的有效性。同时分析了截断点数和压下量（对应采样频率不变时的采样点数）对接触应力重构精度的影响。4.利用实验测量的轧制接触应力确

8、定了非局部模型中非局部特征参数，分析了在给定实验数据前提下应力梯度模型和Oden模型中非局部特征参数的区别。研II武汉科技大学博士学位论文究了无润滑轧制中理论轧制单位压力不同于实测值时，非局部特征参数的取值原则，并探讨了非局部模型在修正理论模型时的适用范围。本文