重型模鍛壓機多學(xué)科集成建模與低速穩(wěn)定性研究.pdf

1、中圖分類號UDCTG3129博士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q533重型模鍛壓機多學(xué)科集成建模與低速穩(wěn)定性研究ResearchonMultidisciplinaryIntegratedModelingandLowSpeedStabilityfortheHeavyForgingPress作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：論文答辯日期∥號1c戶李毅波機械工程塑性加工工藝與裝備機電工程學(xué)院黃明輝教授答辯委員會主席中南大

2、學(xué)2013年05月重型模鍛壓機多學(xué)科集成建模與低速穩(wěn)定性研究摘要：重型模鍛裝備是國家的戰(zhàn)略基礎(chǔ)制造裝備，為國民經(jīng)濟各行業(yè)的高端裝備提供大型主承載構(gòu)件與鍛件，在國家重大工程、國防建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著200～800MN重型模鍛壓機的先后建立，我國已經(jīng)基本具備了生產(chǎn)大型整體鍛件的條件，但由于系統(tǒng)集成層面上研究工作的薄弱或缺失，我國重型模鍛裝備的設(shè)計、制造和運行控制等方面缺乏系統(tǒng)科學(xué)的整體評判準(zhǔn)則，無法進行整體功能與可靠度預(yù)測，致使

3、我國重型模鍛裝備的性能提升與高效運行受到極大的局限與束縛，嚴(yán)重影響模鍛件產(chǎn)品的品質(zhì)；與此同時，鍛件整體精密化的發(fā)展趨勢要求采用新的成形工藝實現(xiàn)大型鍛件的高性能制造。等溫模鍛由于可以顯著降低材料的變形抗力、改善金屬的流動狀態(tài)和內(nèi)部組織而成為鍛件精密成形的關(guān)鍵技術(shù)。該工藝要求壓力保持時間達500s以上，這意味著重型模鍛壓機需要在低速的情況下進行驅(qū)動和運行，而超大慣量系統(tǒng)在低速下運行時極易出現(xiàn)爬行或抖動，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，迫切需要解決裝備運行

4、的確定性與高穩(wěn)定性問題?；诖四康?，本文以生產(chǎn)大型整體精密化鍛件的等溫模鍛壓機為研究對象，在建立重型模鍛壓機系統(tǒng)動力學(xué)、液壓控制系統(tǒng)、材料成形過程模擬及解決模型間數(shù)據(jù)實時交互的基礎(chǔ)上，形成重型模鍛壓機多學(xué)科集成仿真模型與裝備整體性能的評估與預(yù)測方法，并從裝備工藝交互作用下的材料性能演變層面出發(fā)，實現(xiàn)對裝備低速運行過程的主動優(yōu)化控制，對提高重型模鍛裝備動態(tài)運行性能和鍛件品質(zhì)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。論文的主要研究內(nèi)容如下：1)重型

5、模鍛壓機超靜定冗余約束消減的系統(tǒng)動力學(xué)建模重型模鍛壓機超靜定復(fù)合承載的結(jié)構(gòu)形式給系統(tǒng)帶來過多的冗余約束，針對不同超靜定冗余結(jié)構(gòu)特征，分別提出“以力代副、以簡代副、以柔代剛”的建模方法，實現(xiàn)冗余約束的消減或消除；針對重型模鍛壓機組合預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)特點，提出一種簡單的預(yù)載荷施加的方法，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的準(zhǔn)確建模；在上述研究的基礎(chǔ)上，形成重型模鍛壓機系統(tǒng)動力學(xué)建模的一般方法?；谙到y(tǒng)動力學(xué)模型的動態(tài)性能仿真結(jié)果與實測結(jié)果對比驗證了模型與方法的正