金屬工件加熱過程的在線仿真與監(jiān)控優(yōu)化研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、加熱過程是金屬工件熱處理、壓力加工等工藝的重要組成部分,通常在各種工業(yè)爐窯中實(shí)現(xiàn)。目前廣泛采用的加熱過程監(jiān)控方法,是用爐內(nèi)特定點(diǎn)的溫度--爐溫來間接地表征工件的溫度、概略地監(jiān)控工件的加熱速度、加熱均勻性和終點(diǎn)溫度。由于工件加熱過程是一個受諸多因素影響的復(fù)雜過程,爐溫與工件溫度之間的關(guān)系很不確定。因此,這種概略的工件加熱過程監(jiān)控技術(shù)會帶來一系列問題,從而影響金屬工件加熱的質(zhì)量、效率和能源消耗量。 為解決這些問題,本文提出一種金屬工

2、件加熱過程在線仿真與監(jiān)控優(yōu)化技術(shù),以在線檢測的金屬工件表面溫度作為邊界條件在線仿真工件內(nèi)部溫度場,以溫度場推斷工件的相組織場和熱應(yīng)力場,并且以相組織場在線監(jiān)控工件的加熱終點(diǎn),以熱應(yīng)力場在線監(jiān)控工件加熱速度。 本研究以材質(zhì)為45#的長圓柱狀工件為研究對象,通過數(shù)理分析建立了金屬工件加熱過程在線仿真監(jiān)控的溫度場、相組織場和熱應(yīng)力場耦合數(shù)學(xué)模型,采用有限差分技術(shù)對工件加熱過程參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值離散,并且采用MATLAB7.4軟件編制計(jì)算程

3、序進(jìn)行數(shù)值求解和動態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì),初步實(shí)現(xiàn)了長圓柱狀金屬工件加熱過程溫度場、相組織場和熱應(yīng)力場的在線仿真監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。 在此基礎(chǔ)上,通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,實(shí)際搭建了由被加熱工件、電阻加熱爐、溫度傳感器、溫度信號采集儀和微型計(jì)算機(jī)組成的試驗(yàn)平臺,將該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于工件加熱過程的工藝監(jiān)控,并且對于在線仿真監(jiān)控技術(shù)下的工件加熱工藝效果與傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)下的工件加熱工藝效果進(jìn)行了比較分析,證明本研究提出的金屬工件加熱過程在線仿真監(jiān)控系統(tǒng)具有

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