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板带轧制成型是一种高效的,应用广泛的生产方式,轧制过程中,轧机异常振动一直制约着板带生产质量(板带厚度、平整度、无缺陷表面)。轧机振动(垂振和扭振)通过轧制界面耦合,而轧机异常振动的原因通常是轧制界面接触应力分布发生变化。因此,为了抑制振动,获得更好的板带质量,研究轧制界面接触应力(正应力和剪应力)的分布是十分重要的。 轧制界面接触应力的间接测量方法避免了传统测量方法(传感器会与板带接触)的缺点,只需要测量轧辊内部应变,然后基于弹性反演算法重构出轧制界面接触应力。但是,反演算法是基于平面应变状态的,难以实际测量平面应变截面上的应变。因此,本文提出了轧制界面接触应力新型间接测量法,主要通过测量轧辊非平面应变截面上应变和一种映射关系推导出平面应变截面上应变,然后通过反演算法反演出轧制界面接触应力。本文主要研究内容如下: (1)从间接测量法的基本原理出发,分析其误差来源和影响因素,使用二维数值仿真验证了平面应变条件下反演算法的有效性,分析了其重建的接触应力误差与对应影响因数的具体关系,得到了合适的采样位置和采样频率。 (2)提出了一种冷轧接触应力新型测量方法:测量非平面应变截面上应变分量,然后基于非平面应变截面与平面应变截面上应变分量之间的映射关系,推导出平面应变截面处应变分量,最后反演出轧制界面接触应力。本文通过三维数值仿真分析对不同截面上应变分量的映射关系进行了研究。 (3)通过实验测量非平面应变截面上应变分量,结合上述映射关系,反演出轧制界面接触应力,并且对反演的剪应力积分得到轧制扭矩。通过比较实验过程中扭矩应变片测得的扭矩与上述积分得到的扭矩的相对误差,误差较小,验证了新型测量方法的准确性。