董志奎 彭利偉 焦云靜 孫建亮，2 禚超越 趙靜一盧明立 楊志明 王培亮

1.燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，秦皇島，0660042.燕山大學(xué)國(guó)家冷軋板帶裝備及工藝工程技術(shù)研究中心，秦皇島，066004 3.江蘇天明機(jī)械集團(tuán)有限公司，連云港，222002

0 引言

大型錐形筒節(jié)主要應(yīng)用在核電、石油、化工、航天等領(lǐng)域，是我國(guó)重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)裝備的關(guān)鍵零部件。目前大型錐形筒節(jié)的成形方法是自由鍛，其缺點(diǎn)是能耗大、效率低，同時(shí)鍛造筒節(jié)的尺寸精度差，表面上存在凹凸不平的鍛痕，材料利用率低、成本高。軋制成形具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度高、材料利用率高、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。目前大型直壁筒節(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)軋制成形，如果大型錐形筒節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)軋制成形，則對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大型錐形筒體軋制裝備，完成大型筒體制造技術(shù)的升級(jí)，解決制約我國(guó)大型筒體批量化生產(chǎn)能力瓶頸，實(shí)現(xiàn)我國(guó)重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)裝備的自主化和產(chǎn)業(yè)化都具有十分重要的意義。目前關(guān)于大型錐形筒節(jié)的軋制，以及相關(guān)軋制設(shè)備和軋制工藝的研究只有少量報(bào)道，且實(shí)際中還無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。軋制力計(jì)算模型是錐形筒節(jié)軋制過(guò)程控制的關(guān)鍵模型,因此本文針對(duì)大型錐形筒節(jié)軋制過(guò)程的軋制力計(jì)算模型進(jìn)行研究。

目前關(guān)于環(huán)形件軋制力計(jì)算模型的研究較多。華林等[3-5]利用小型環(huán)件軋機(jī)進(jìn)行軋制實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)件軋制中的軋制力性能參數(shù)及工藝參數(shù)進(jìn)行了分析，并通過(guò)初等分析法建立了環(huán)件軋制的物理模型和力學(xué)模型。QIAN等[6]建立了環(huán)件溝槽截面的軋制咬入力學(xué)模型，并分析了咬入條件的影響因素。GUO等[7]建立了環(huán)件在徑軸向的穩(wěn)定軋制條件下的數(shù)學(xué)模型，并提出了一種合理的軋制工藝。PARVIZI等[8]基于上限法求解出了環(huán)件軋制力和力矩的解析解。蔣日東等[9-10]基于環(huán)件軋制過(guò)程與特征，建立了熱軋的環(huán)件軋制模型，并提出了環(huán)件軋制過(guò)程的自適應(yīng)與自學(xué)習(xí)控制結(jié)構(gòu)。湯翼等[11]提出了在軋制過(guò)程中環(huán)件中心不在芯輥和驅(qū)動(dòng)輥中心連線上的軋制幾何模型，建立了環(huán)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)與環(huán)件壁厚和軋制進(jìn)給量之間的關(guān)系。羅曉東等[12]基于有限元仿真軟件，研究了環(huán)件軋制過(guò)程中咬入和鍛透情況、應(yīng)力-應(yīng)變分布、軋制力與軋制力矩等金屬的變形規(guī)律。韓星會(huì)等[13]基于有限元對(duì)內(nèi)臺(tái)階錐形環(huán)件的軋制過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出了軋制毛坯尺寸和軋制孔型的優(yōu)化方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。WANG等[14]研究了錐形環(huán)件虛擬軋制過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)。上述軋制力計(jì)算模型適用于小型環(huán)件，由于大型環(huán)件直徑、高度和厚度大，金屬變形規(guī)律復(fù)雜，上述模型并不適用于大型筒節(jié)軋制，但為大型筒節(jié)軋制提供了思路和基礎(chǔ)。

關(guān)于大型筒節(jié)軋制力計(jì)算的研究，中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)提出了一種大型筒節(jié)軋制設(shè)備及其軋制工藝[15]。程瑞敏[16]對(duì)大型環(huán)件成形過(guò)程的數(shù)值模擬進(jìn)行了研究，極大改進(jìn)了大型環(huán)件的工藝優(yōu)化及尺寸精度。蘭箭等[17]以縮比環(huán)件軋制實(shí)驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，研究材料軸向轉(zhuǎn)移模式及其變形機(jī)理，提出包含環(huán)件形狀因素的成形性能評(píng)定方法。華林等[18]研究了大型環(huán)件的徑軸向軋制工藝，揭示了大型環(huán)件徑軸向軋制過(guò)程的變形規(guī)律和機(jī)理，分析了軋制過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題和缺陷的實(shí)質(zhì),為實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)提供了依據(jù)。門(mén)正興等[19]對(duì)大型筒體鍛造成形中產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行分析，并提出了合理的預(yù)防措施及解決方法。孫建亮等[20]為了準(zhǔn)確計(jì)算筒節(jié)軋制力，建立了一種基于切塊法的考慮筒節(jié)不均勻應(yīng)力分布的軋制力計(jì)算模型。張博[21]研究了2.25Cr1Mo0.25V 大型筒節(jié)高溫軋制過(guò)程中微觀組織演變規(guī)律。陳素文[22]基于條層法對(duì)大型筒節(jié)熱軋三維變形進(jìn)行模擬，研究了筒節(jié)寬展的分布規(guī)律。

上述主要是針對(duì)直壁筒節(jié)的研究，關(guān)于大型錐形筒節(jié)軋制成形的研究，施熔剛等[23]對(duì)三代核電蒸發(fā)器錐形筒體鍛件各部位進(jìn)行檢驗(yàn)分析，為軋制大型錐形筒節(jié)的尺寸及性能要求提供了參考。王實(shí)[24]優(yōu)化了大型錐形筒體軋機(jī)輥系布置和輥系參數(shù)，進(jìn)行了錐形筒體軋制過(guò)程仿真。

由于大型錐形筒節(jié)存在錐度，必須考慮金屬沿錐向的流動(dòng)規(guī)律，因此本文提出一種考慮金屬錐向流動(dòng)的大型錐形筒節(jié)軋制力計(jì)算模型。

1 考慮錐向金屬流動(dòng)的軋制力計(jì)算數(shù)學(xué)模型

大型錐形筒節(jié)尺寸巨大、自重大，采用臥式軋制會(huì)產(chǎn)生巨大的軸向力，導(dǎo)致軋輥磨損嚴(yán)重和寬展不可控。本文采用大型錐形筒節(jié)立式軋制，軋制穩(wěn)定性較好，其物理模型如圖1所示。大型錐形筒節(jié)由若干支撐輥支撐，支撐輥為主動(dòng)輥，轉(zhuǎn)速與筒節(jié)轉(zhuǎn)速相匹配，目的在于減小支承輥與筒節(jié)之間的摩擦力，進(jìn)而防止筒節(jié)下端面的扭曲變形；軋制變形由主輥和芯輥完成，主輥和芯輥立式布置，均為主動(dòng)輥，通過(guò)芯輥調(diào)節(jié)壓下量和進(jìn)給速度。為便于計(jì)算分析，作如下假設(shè)[22]：錐形筒節(jié)軋機(jī)軋輥為剛體；錐節(jié)為剛塑性體；忽略軋輥和筒節(jié)的彈性變形。

圖1 大型錐形筒節(jié)軋制物理模型Fig.1 Physical model of large conical cylinder

大型錐形筒節(jié)不同于直壁筒節(jié)，由于錐度的存在，錐形筒節(jié)軋制過(guò)程中變形區(qū)金屬沿錐向流動(dòng)，為了理論解析計(jì)算出大型錐形筒節(jié)軋制力分布規(guī)律，本文采用分層法來(lái)計(jì)算，即將錐形筒節(jié)沿軸向分層，建立以錐形筒體軋制方向?yàn)閤軸、軋輥中心線為y軸、錐形筒體軸線為z軸的三維坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)o位于筒體小端面軋制變形區(qū)，垂直截面受力如圖2所示。

圖2 大型錐形筒節(jié)垂直截面受力示意圖Fig.2 Stress diagram of vertical section of largeconical cylinder

取任意一微層(圖2)，根據(jù)幾何關(guān)系，可得每一微層錐形筒體半徑和軋輥半徑：

(1)

式中，r0為錐形筒體最小端內(nèi)壁半徑；R0為錐形筒體最小端外壁半徑；r為錐形筒體某一層內(nèi)壁半徑；R為錐形筒體某一層外壁半徑；R10為芯輥?zhàn)钚《税霃?；R20為外輥?zhàn)钚《税霃剑籖1為芯輥某一層半徑；R2為外輥某一層半徑；b為錐形筒體寬度；e為錐形筒體寬度系數(shù)，0≤e≤1；eb為選取層與錐形筒節(jié)小端的距離；α為錐形筒體傾斜角度。

式中，p為垂直方向單位壓力。

由圖3并根據(jù)外輥半徑、芯輥半徑、錐形筒節(jié)內(nèi)外壁半徑的幾何關(guān)系，可得變形區(qū)厚度:

(2)

式中，H為變形區(qū)厚度；h為出口厚度；H1為變形區(qū)上半部分厚度，H2為變形區(qū)下半部分厚度。

圖3 大型錐形筒節(jié)軋制示意圖Fig.3 Schematic drawing of rolling large conical cylinder

式中，P為錐形筒節(jié)受到的軋制力；Pz為軋輥施加的總軋制力；f為錐形表面受到的摩擦力；μ為摩擦因數(shù)。

(3)

式中，Δh為每轉(zhuǎn)壓下量。

周波(1984-)，男，碩士，高級(jí)咨詢(xún)師，主要研究方向?yàn)楦咝＝逃姆蓡?wèn)題及適用、企業(yè)思維下的學(xué)生管理方法研究。E-mail:48605299@qq.com

L≈xmax

下面對(duì)錐形筒節(jié)受力進(jìn)行分析。根據(jù)圖2中大型錐形筒節(jié)的受力分析，列出平衡方程：

(4)

根據(jù)建立的坐標(biāo)系，由圖3中各個(gè)圓弧的幾何關(guān)系得出變形區(qū)的取值區(qū)間，在此區(qū)間軋輥與大型錐形筒節(jié)相接觸。變形區(qū)的取值區(qū)間為

由于接觸角足夠小，故接觸弧長(zhǎng)[25]

則總的軋制力和錐形筒節(jié)變形產(chǎn)生的軋制力關(guān)系為

(5)

由于變形區(qū)上下軋輥直徑和轉(zhuǎn)速均不同，是典型的異步軋制，因此每一層的變形區(qū)可分為后滑區(qū)、搓軋區(qū)和前滑區(qū)，如圖3所示的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)，該層的前滑區(qū)(Ⅲ區(qū))中，軋輥圓周速度的水平分量要大于金屬流動(dòng)速度，因此軋件上下接觸面所受摩擦應(yīng)力與軋制方向相同，軋件被拽入輥縫；在搓軋區(qū)(Ⅱ區(qū))，軋件速度在外輥和芯輥速度之間，因此軋件的接觸摩擦應(yīng)力在芯輥與外輥接觸的地方是相反的，該區(qū)域受到有利于金屬變形的剪切力；在后滑區(qū)(Ⅰ區(qū))，軋輥圓周速度的水平分量要小于金屬流動(dòng)速度，所以軋件上下接觸面受到與軋制方向相反的摩擦應(yīng)力，從而阻礙軋件運(yùn)動(dòng)。變形區(qū)中單元體受力見(jiàn)圖4。

轉(zhuǎn)變后的五建更加廣泛地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在全國(guó)各地?cái)[開(kāi)了戰(zhàn)場(chǎng)。所到之處，力作頻出，好戲連臺(tái)，并在大型儲(chǔ)罐安裝、大型機(jī)組安裝、大型電氣儀表安裝調(diào)試等方面，從無(wú)到有、由弱變強(qiáng)、由強(qiáng)而精，最終形成了具有自身獨(dú)特風(fēng)格的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

(a)Ⅰ區(qū) (b)Ⅱ區(qū) (c)Ⅲ區(qū)圖4 變形區(qū)中單元體受力圖Fig.4 The force diagram of the element in thedeformation zone

分析Ⅰ區(qū)的單元體受力情況(圖4a)，在水平方向上受力平衡，平衡方程為

(6)

式中，q為水平方向應(yīng)力；p1、p2分別為上下輥?zhàn)饔迷谧冃螀^(qū)上的單位壓力；θ1、θ2分別為p1、p2作用點(diǎn)與上下軋輥連心線夾角；τ1、τ2分別為上下軋輥與軋件接觸面的摩擦應(yīng)力。

(7)

式中，τxy1為變形區(qū)上半部分剪應(yīng)力。

在Ⅰ和Ⅲ區(qū)，τxy1=2mk1y/H，在Ⅱ區(qū)，τxy1=mk1(其中，m為剪切系數(shù)；k1為上表面剪切變形抗力)。下半部分剪應(yīng)力與上半部分類(lèi)似。

由于咬入角比較小，故斷面上剪應(yīng)力對(duì)垂直方向平衡方程的影響可以忽略不計(jì)，可得

p1+τ1tanθ1=p2+τ2tanθ2=p

(8)

對(duì)于現(xiàn)代護(hù)理教育來(lái)講，應(yīng)面向未來(lái)、面向世界、面向現(xiàn)代化[9]。國(guó)際護(hù)理教育現(xiàn)階段已成了比較完善和科學(xué)的護(hù)理教育體系，但是現(xiàn)階段我國(guó)護(hù)士學(xué)歷水平、護(hù)理教育水平相對(duì)較低，所以應(yīng)積極開(kāi)展繼續(xù)教育，讓護(hù)理人員的整體素質(zhì)得以提高，滿足現(xiàn)代護(hù)理的實(shí)際發(fā)展需求。

那是一個(gè)晴朗的上午，我漫步在人來(lái)人往的街道，太陽(yáng)發(fā)出的光芒照在我的臉上，暖暖的。路，走到一半，一個(gè)舞蹈班的招生廣告吸引了我，上面用了幾個(gè)粗體大字寫(xiě)著：舞蹈班招生，被選中的孩子可以去廣場(chǎng)參加演出。我非常想去，因?yàn)槲覐膩?lái)沒(méi)有參加過(guò)演出，我渴望舞臺(tái)的光鮮和掌聲。我飛快地跑回家對(duì)媽媽說(shuō)：“媽媽?zhuān)蚁肴W(xué)習(xí)舞蹈，想去參加演出。”媽媽先是一愣，然后高興地說(shuō)：“好，明天就去報(bào)名吧！我這文文靜靜的女兒終于肯動(dòng)一動(dòng)了。”我知道，這是媽媽所盼望的。

(9)

式中，σx、σy為x、y方向上的正應(yīng)力；τxy、τyz、τxz為三向剪應(yīng)力；σs為軋件材料的流變應(yīng)力。

假設(shè)軋輥與軋件間摩擦為黏摩擦，在變形區(qū)上下接觸面的剪切應(yīng)力將達(dá)到最大值，即

(10)

式中，k2為下表面剪切變形抗力。

綜上所述，將任務(wù)打包[10]發(fā)布可以讓會(huì)員同時(shí)接到多個(gè)由公司設(shè)計(jì)好的最優(yōu)任務(wù)包，能夠讓會(huì)員在最短的時(shí)間內(nèi)完成較多的任務(wù)．并且將任務(wù)打包發(fā)布可以將單個(gè)任務(wù)價(jià)格適當(dāng)調(diào)低，既能保證會(huì)員的收入又能減少公司的費(fèi)用．通過(guò)對(duì)原定價(jià)模型的修改使一些“冷門(mén)”任務(wù)得以完成，將任務(wù)的執(zhí)行情況進(jìn)行了優(yōu)化，提高了任務(wù)的完成度．

因此，軋件上下兩部分屈服條件為

(11)

(2)半河岸半河床段水面線(旱季)以上開(kāi)挖(尾水渠前1.6km和后0.8km)。水面線以上開(kāi)挖，沿水流方向逆向進(jìn)行分段進(jìn)行施工，分2層進(jìn)行，第1層為土石分界線～弱風(fēng)化，第2層為弱風(fēng)化至河床大面以下2m(用于導(dǎo)水)。

(12)

將式(12)和式(8)代入式(6)，可得

(13)

解上式微分方程，可得

(14)

在入口處，x=L，q=0，代入式(12)可得

(15)

由此計(jì)算出C1的值：

那么，在Ⅰ區(qū)受到的單位軋制力為式(15)解得的p。

在前滑Ⅲ區(qū)，單位體受力情況如圖4c所示，由于咬入角比較小，故單元體在水平方向和垂直方向的受力平衡方程為

(16)

p1-τ1tanθ1=p2-τ2tanθ2=p

(17)

整理可得

解上式微分方程，可得

數(shù)學(xué)是一門(mén)運(yùn)動(dòng)、變化著的科學(xué)，其很多知識(shí)點(diǎn)都是發(fā)現(xiàn)一種運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)規(guī)律，或者是用運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)表示數(shù)字之間的關(guān)系，這也是對(duì)函數(shù)最簡(jiǎn)單、直接的解釋。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師很難處理和展現(xiàn)數(shù)學(xué)的運(yùn)動(dòng)性，只能簡(jiǎn)單地給學(xué)生看靜態(tài)的數(shù)學(xué)，導(dǎo)致在解決動(dòng)態(tài)問(wèn)題時(shí)，非常吃力。信息技術(shù)的出現(xiàn)，突破了這一教學(xué)方法所運(yùn)用技術(shù)的瓶頸，產(chǎn)生了新的教學(xué)方案。如學(xué)習(xí)“動(dòng)點(diǎn)”的軌跡，原本教師只能在黑板上“笨拙”地畫(huà)出幾個(gè)點(diǎn)，學(xué)生勉強(qiáng)明白?，F(xiàn)在，教師可以利用信息技術(shù)來(lái)處理數(shù)字信息，整合為圖像，畫(huà)出更多的軌跡變化，學(xué)生既能看到運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，也能看到運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。如此直觀的演示，對(duì)學(xué)生研究動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方程非常有幫助。

(18)

在變形區(qū)出口處，x=0，q=0，代入式(12)可得

(19)

那么，在Ⅲ區(qū)受到的單位軋制力為式(23)解得的p。

那么，在Ⅱ區(qū)受到的單位軋制力為式(19)解得的p。

在搓軋區(qū)，單位體受力情況如圖4b所示，由于咬入角比較小，故單元體在水平方向和垂直方向的受力平衡方程為

(20)

p1-τ1tanθ1=p2+τ2tanθ2=p

(21)

整理可得

(22)

解上式微分方程，可得

(23)

由于單位軋制力在上中性點(diǎn)xn1和下中性點(diǎn)xn2處是連續(xù)的，故有：

pⅠ(x=xn1)=pⅡ(x=xn1)
pⅡ(x=xn2)=pⅢ(x=xn2)

聯(lián)立可求出C3。

由此計(jì)算出C2的值為

②考慮需求方特征——企業(yè)是否虧損。如表中第二列和第三列回歸系數(shù)所示，分組檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：虧損企業(yè)組，審計(jì)定價(jià)與企業(yè)內(nèi)控缺陷雖然存在正相關(guān)關(guān)系，卻不顯著；盈利企業(yè)組，審計(jì)定價(jià)與企業(yè)內(nèi)控缺陷存在正相關(guān)關(guān)系，在1%水平上顯著。即其他條件相同時(shí)，與虧損企業(yè)相比，盈利企業(yè)存在內(nèi)控缺陷時(shí)的審計(jì)定價(jià)更高，H2得到驗(yàn)證。從全樣本回歸中可以看出，企業(yè)是否虧損對(duì)應(yīng)的回歸系數(shù)是0.058，在1%水平上顯著，這說(shuō)明其他條件不變時(shí)，盈利企業(yè)相比虧損企業(yè)審計(jì)定價(jià)較低。

以上計(jì)算得到的為大型錐形筒節(jié)某一層的單位軋制力分布，單位軋制力隨著大型錐形筒節(jié)的寬度系數(shù)e的變化而變化。

那么總軋制力為在接觸弧長(zhǎng)和寬度方向上的定積分：

進(jìn)而根據(jù)式(5)可求得軋輥施加到筒節(jié)的總軋制力。

本奧多·W·舒爾茨在1987年的《改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)》著作中，將農(nóng)業(yè)分為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和過(guò)渡農(nóng)業(yè)等三大類(lèi)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)要素供給和技術(shù)水平不變，整個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)是完全競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài)，均衡價(jià)格恒定。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)由于勞動(dòng)效率和資本收益率偏低，無(wú)法吸引更多的勞動(dòng)力和資本等要素流入，長(zhǎng)期處于低水平均衡狀態(tài)。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，要求農(nóng)業(yè)從低效率、低資本收益的部門(mén)向高生產(chǎn)效率、高資本收益的部門(mén)轉(zhuǎn)變，需要引進(jìn)新的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化因素，投入新的生產(chǎn)要素和實(shí)施新技術(shù)，更需要對(duì)農(nóng)民投資，提升農(nóng)民勞動(dòng)力素質(zhì)和組織化程度。

其中，在Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)，c=1，在Ⅱ區(qū)，c=2。

2 錐形筒節(jié)軋制過(guò)程有限元計(jì)算模型

由于大型錐形筒節(jié)軋制初期理論研究還不成熟，故ABAQUS有限元模擬是一種較好的選擇。ABAQUS有限元模擬具有較高的精度和可信度，在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)之前進(jìn)行有限元模擬，可以提前模擬實(shí)際軋制的情況，預(yù)知軋制可能出現(xiàn)的問(wèn)題，大大節(jié)省時(shí)間和成本。本文以某接管段錐形筒節(jié)軋制成形為例，采用的材料是2.25Cr1Mo0.25V，其基本參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，如表1所示。

傳統(tǒng)加工過(guò)程需要經(jīng)過(guò)5個(gè)工序：下料、鐓沖、芯棒拔長(zhǎng)、馬杠擴(kuò)孔和最終成形。本文研究的軋制坯料來(lái)自擴(kuò)孔后的鍛件，且坯料錐度與目標(biāo)尺寸相同。本文基于有限元軟件，建立大型錐形筒節(jié)軋制過(guò)程有限元模型，如圖5所示，軋輥簡(jiǎn)化為剛體，包括外輥、芯輥、寬展輥、支承輥。外輥和芯輥為錐形輥，錐度和筒節(jié)目標(biāo)錐度一致，外輥和芯輥為主動(dòng)輥，芯輥同時(shí)承擔(dān)道次壓下功能，芯輥和外輥的轉(zhuǎn)速要與軋輥直徑和軋件尺寸匹配，道次壓下量根據(jù)產(chǎn)品而定，防止筒節(jié)受力不均，變形嚴(yán)重；寬展輥為從動(dòng)輥，控制錐形筒節(jié)寬度，由于軋制過(guò)程中錐形筒節(jié)徑向速度不同，所以寬展輥設(shè)計(jì)為錐形輥，與錐形筒節(jié)徑向速度分布一致，可

表1 有限元模型材料參數(shù)

以減小寬展輥的磨損；支承輥承受錐形筒節(jié)自重及軸向力，因此設(shè)計(jì)多個(gè)支撐輥共同支撐。錐形筒節(jié)初始溫度為1 100 ℃，軋制過(guò)程主要有輻射傳熱和接觸換熱。輻射傳熱主要是錐形筒節(jié)向周?chē)h(huán)境進(jìn)行熱輻射，定義輻射換熱系數(shù)；接觸換熱主要是在軋輥與錐形筒節(jié)之間的熱傳導(dǎo)，另外還存在摩擦熱，定義摩擦因數(shù)以及法向硬接觸[26]。由于錐形筒節(jié)尺寸巨大，既要保證計(jì)算精度，又要保證計(jì)算成本，所以本文采用質(zhì)量縮放來(lái)加快計(jì)算速度[27]。建模參數(shù)如表2所示。

圖5 有限元幾何模型Fig.5 Finite element geometric model

名稱(chēng)數(shù)值芯輥轉(zhuǎn)速(rad/s)1.5芯輥進(jìn)給速度(mm/s)1.5外輥轉(zhuǎn)速(rad/s)1.005軋輥與軋件間的摩擦因數(shù)0.5環(huán)境溫度(℃)20軋件溫度(℃)1 100軋輥溫度(℃)20熱輻射系數(shù)80

3 結(jié)果分析與討論

以某錐形筒節(jié)為研究對(duì)象，選取不同規(guī)格大型錐形筒節(jié)在不同條件下的軋制作為計(jì)算算例，表3為大型錐形筒節(jié)軋制主要設(shè)備參數(shù)，表4給出不同軋制條件下力學(xué)模型計(jì)算和有限元模擬計(jì)算總軋制力結(jié)果對(duì)比，保持芯輥轉(zhuǎn)速為1.5 rad/s，進(jìn)給速度為1.5 mm/s，外輥轉(zhuǎn)速與之匹配。由表4可知，力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果和ABAQUS有限元模擬計(jì)算結(jié)果誤差在20%以?xún)?nèi)，間接表明理論模型計(jì)算與有限元計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，能夠滿足工業(yè)應(yīng)用要求。

經(jīng)過(guò)多年的對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、汽輪機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)子軸斷裂前期振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、各類(lèi)振動(dòng)信號(hào)分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用不同的監(jiān)測(cè)方式和不同的傳感器信號(hào)對(duì)監(jiān)測(cè)診斷轉(zhuǎn)子軸的裂紋發(fā)展趨勢(shì)的效果有很大區(qū)別，有的監(jiān)測(cè)在轉(zhuǎn)子軸斷裂數(shù)天前也沒(méi)有明顯異常，而另外的監(jiān)測(cè)結(jié)果是在轉(zhuǎn)子軸斷裂數(shù)天前振動(dòng)信號(hào)就出現(xiàn)異常趨勢(shì)，情況不一，很難準(zhǔn)確判斷。

“點(diǎn)破朦朧，筆畫(huà)朱砂”,隨著音樂(lè)響起，李校長(zhǎng)和嘉賓以及班主任老師端起朱砂，手執(zhí)毛筆，在同學(xué)們額頭正中點(diǎn)上紅痣，祝福學(xué)生們從此眼亮心明。

表3 大型錐形筒節(jié)軋制主要設(shè)備參數(shù)

表4 力學(xué)模型計(jì)算和有限元模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比

圖6是不同壓下量時(shí)力學(xué)模型計(jì)算總軋制力和有限元模擬計(jì)算的總軋制力的對(duì)比圖。由圖6可知，每轉(zhuǎn)壓下量由20 mm增加到60 mm時(shí)，總軋制力力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果由53 555 kN增加到129 600 kN，ABAQUS有限元模擬計(jì)算結(jié)果由56 788 kN增大到108 390 kN，兩者變化趨勢(shì)相同，都呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。ABAQUS有限元模擬計(jì)算總軋制力變化存在波動(dòng)，這與網(wǎng)格劃分有一定的關(guān)系，并且誤差在允許范圍之內(nèi)。力學(xué)模型和ABAQUS有限元模擬計(jì)算結(jié)果誤差保持在20%以?xún)?nèi)，并且在實(shí)際軋制過(guò)程中軋制力是隨著每轉(zhuǎn)壓下量增大而增大，從而可以相互印證本文所建立的軋制力力學(xué)模型與有限元軋制模型的正確性。

統(tǒng)一戰(zhàn)線在構(gòu)建共同體中作出了重要貢獻(xiàn)。統(tǒng)一戰(zhàn)線對(duì)構(gòu)建共同體的貢獻(xiàn)，在橫向上體現(xiàn)在統(tǒng)一戰(zhàn)線五個(gè)主要領(lǐng)域之中，在縱向上體現(xiàn)在統(tǒng)一戰(zhàn)線的具體形態(tài)之中，在層次上體現(xiàn)在共同體的演進(jìn)之中。中國(guó)統(tǒng)一戰(zhàn)線構(gòu)建的共同體是擁有領(lǐng)導(dǎo)核心、緊密團(tuán)結(jié)、包容開(kāi)放、穩(wěn)定高效的共同體。這種共同體是以中國(guó)共產(chǎn)黨為領(lǐng)導(dǎo)核心，以馬克思主義及其中國(guó)化成果為理論指導(dǎo)，以中國(guó)特色社會(huì)主義制度為保障，以中華民族偉大復(fù)興為最大公約數(shù)，以正確處理一致性和多樣性關(guān)系為基本方針，以求同存異、合作共贏為基本理念，致力實(shí)現(xiàn)利益均衡、有序穩(wěn)定、認(rèn)同增進(jìn)的同心圓式共同體。統(tǒng)一戰(zhàn)線對(duì)共同體思想的運(yùn)用及其成果主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

通過(guò)本次研究，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)ESP課程研究尚不夠完善：學(xué)生需求分析尚不夠全面；ESP教學(xué)以閱讀和翻譯為主，忽略了聽(tīng)說(shuō)能力的訓(xùn)練；教學(xué)目標(biāo)不夠具體，教學(xué)方法及教學(xué)手段陳舊。依據(jù)本次問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果以及以往研究的結(jié)論，筆者認(rèn)為，現(xiàn)階段大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)改革應(yīng)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到課程內(nèi)容設(shè)置的問(wèn)題上來(lái)，具體探討大學(xué)階段ESP課程的設(shè)置問(wèn)題[7]。具體提出以下幾點(diǎn)建議。

圖6 總軋制力隨每轉(zhuǎn)壓下量的變化Fig.6 Change of total rolling force with reductionper rotary pressure

圖7是不同厚度、相同壓下量情況下，力學(xué)模型和有限元模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖。由圖7可知，在軋制過(guò)程中，大型錐形坯料厚度由300 mm增大到380 mm時(shí)，總軋制力力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果由54 618 kN減小到52 816 kN，ABAQUS有限元模擬計(jì)算結(jié)果由59 863 kN減小到48 639 kN，兩者變化趨勢(shì)相同，都呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，同樣ABAQUS有限元模擬計(jì)算總軋制力變化存在波動(dòng)，但誤差在允許范圍之內(nèi)。力學(xué)模型和ABAQUS有限元模擬總軋制力計(jì)算結(jié)果誤差保持在20%以?xún)?nèi)，并且在實(shí)際軋制過(guò)程中軋制力是隨著坯料厚度增大而減小，從而可以相互印證本文所建立的軋制力力學(xué)模型與有限元軋制模型的正確性。

圖7 總軋制力隨筒節(jié)厚度的變化Fig.7 The variation of total rolling force with thethickness of barrel joint

圖8 力學(xué)模型單位軋制力分布Fig.8 Mechanical model unit rolling force distribution

圖9 有限元模擬單位軋制力分布Fig.9 Finite element simulation of rolling forcedistribution per unit

圖8所示是采用軋制力力學(xué)模型計(jì)算的大型錐形筒節(jié)軋制變形區(qū)單位軋制力分布。圖9所示是采用ABAQUS有限元模擬得到的軋制變形區(qū)單位軋制力分布。由圖8和圖9可知，模型計(jì)算結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果總體變化趨勢(shì)是一致的，單位軋制力在寬度方向上由錐形筒節(jié)小端到大端逐漸減小，小端面最大單位軋制力在98 MPa左右，大端面最大單位單位軋制力為62 MPa左右；接觸弧長(zhǎng)從小端到大端逐漸增大，最小端接觸弧長(zhǎng)在0.6 m左右，最大的接觸弧長(zhǎng)在0.11 m左右。在軋制變形區(qū)沿接觸弧方向上單位軋制壓力先增大后減小，在搓軋區(qū)軋制力變化平緩，最大單位軋制壓力出現(xiàn)在靠近出口端的后滑區(qū)。

選取力學(xué)模型和有限元模型同一位置層，進(jìn)行單位軋制力對(duì)比，如圖10所示。兩者單位軋制力分布趨勢(shì)基本一致，最大單位軋制力均為靠近出口端的后滑區(qū)和搓軋區(qū)，單位軋制力力學(xué)模型為100 MPa，有限元模型為103 MPa，有較小的誤差，說(shuō)明所建立的力學(xué)模型與有限元計(jì)算模型有較高的精度。

圖10 接觸弧長(zhǎng)方向單位軋制力Fig.10 Unit rolling force distribution in contact arclength direction

圖11所示是不同芯輥和外輥轉(zhuǎn)速比下的總軋制力。由圖11可知，當(dāng)n2/n1<1.25和n2/n1>1.6時(shí)，力學(xué)模型與有限元模擬計(jì)算結(jié)果誤差較大，有限元計(jì)算結(jié)果波動(dòng)范圍大，說(shuō)明該范圍內(nèi)軋制過(guò)程穩(wěn)定性差、軋制失穩(wěn)；當(dāng)1.25

圖11 不同芯輥和外輥轉(zhuǎn)速比下的總軋制力對(duì)比Fig.11 Comparison of total rolling force underdifferent rotational speed ratios of core roll toouter roll

4 結(jié)論

本文針對(duì)大型錐形筒節(jié)軋制過(guò)程，提出一種微分分層方法，結(jié)合主應(yīng)力法，建立了大型錐形筒節(jié)軋制過(guò)程軋制力力學(xué)模型，計(jì)算得到了大型錐形筒節(jié)總軋制力的計(jì)算公式以及變形區(qū)軋制力分布狀態(tài)；同時(shí)在目前無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件下采用ABAQUS有限元模擬大型錐形筒節(jié)軋制過(guò)程，對(duì)比分析計(jì)算結(jié)果，力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與有限元仿真結(jié)果誤差在20%以?xún)?nèi)，有較高的精度；根據(jù)力學(xué)模型和有限元計(jì)算結(jié)果分析了大型錐形筒節(jié)軋制變形區(qū)單位軋制力三維分布規(guī)律，單位軋制力在寬度方向上由錐形筒節(jié)小端到大端逐漸減小，接觸弧長(zhǎng)從小端到大端逐漸增大，在軋制變形區(qū)沿接觸弧方向上單位軋制壓力先增大后減小，在搓軋區(qū)軋制力變化平緩，最大單位軋制壓力出現(xiàn)在靠近出口端的后滑區(qū)；在有限元模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行芯輥與外輥轉(zhuǎn)速比對(duì)軋制力和軋制穩(wěn)定性的影響研究，得出保證錐形筒節(jié)軋制穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速比范圍區(qū)間為1.25～1.60。