冷軋平整界面三維表面形貌轉(zhuǎn)印過(guò)程跨尺度研究結(jié)題摘要

冷軋帶鋼的表面形貌是在冷軋平整過(guò)程中由軋輥毛化表面轉(zhuǎn)印形成的，是冷軋帶鋼最重要的表面質(zhì)量指標(biāo)之一，對(duì)高檔汽車(chē)面板和家電面板的沖壓性能以及輥涂或噴涂后漆面與基體結(jié)合力有很大的影響。研究制定高質(zhì)量面板表面形貌的控制工藝方法是提高冷軋產(chǎn)品表面質(zhì)量的當(dāng)務(wù)之急，在研究冷軋、平整過(guò)程細(xì)觀表面形貌的轉(zhuǎn)印行為中，需要迫切解決的基本科學(xué)問(wèn)題表現(xiàn)為：冷軋平整過(guò)程形貌轉(zhuǎn)印的機(jī)理問(wèn)題，冷軋平整過(guò)程形貌轉(zhuǎn)印的尺度效應(yīng)問(wèn)題，冷軋平整過(guò)程形貌轉(zhuǎn)印的跨尺度建模問(wèn)題。為此，本研究首先采用圖像拼接與匹準(zhǔn)的技術(shù)完成了軋輥、帶鋼接觸位置三維形貌的對(duì)應(yīng)性測(cè)量和比較。其次，在低階應(yīng)變梯度塑性理論框架下，結(jié)合IF鋼宏、細(xì)觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)建立了能夠解釋形貌轉(zhuǎn)印過(guò)程中尺度效應(yīng)的基于細(xì)觀位錯(cuò)模型的材料本構(gòu)關(guān)系。最后，建立了包含宏觀帶鋼基體塑性變形和細(xì)觀三維形貌轉(zhuǎn)印的多尺度有限元模型，對(duì)冷軋平整界面三維形貌轉(zhuǎn)印問(wèn)題展開(kāi)數(shù)值模擬，分析尺度效應(yīng)、毛化軋輥初始形貌和宏觀軋制工藝參數(shù)對(duì)形貌轉(zhuǎn)印過(guò)程的影響。該課題通過(guò)對(duì)三維形貌轉(zhuǎn)印現(xiàn)象、機(jī)理、建模的深入系統(tǒng)研究，總結(jié)了尺度效應(yīng)下三維形貌的轉(zhuǎn)印規(guī)律，為高質(zhì)量冷軋面板表面形貌的控制奠定基礎(chǔ)。本課題側(cè)重理論研究與實(shí)際應(yīng)用的融合，在項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，在跟蹤測(cè)量實(shí)際生產(chǎn)中帶鋼表面形貌的基礎(chǔ)上，分析了復(fù)印形成的帶鋼表面形貌的特征及規(guī)律，建立了軋輥處于不同磨損情況下油膜厚度與粗糙度復(fù)印率的關(guān)系，最終提出了冷軋成品帶鋼表面粗糙度的控制策略。為合作單位高質(zhì)量汽車(chē)面板的生產(chǎn)提供了指導(dǎo)作用，帶來(lái)顯著技術(shù)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，具有向其他生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行推廣的價(jià)值潛力。 2100433B

冷軋帶鋼的表面形貌是在冷軋平整過(guò)程中由軋輥毛化表面轉(zhuǎn)印形成的，對(duì)其沖壓、摩擦和涂鍍性能有重要影響。為掌握冷軋平整界面三維表面形貌轉(zhuǎn)印過(guò)程的特征與規(guī)律，本研究將首先采用圖像拼接與匹準(zhǔn)的技術(shù)完成軋輥、帶鋼接觸位置三維形貌的對(duì)應(yīng)性測(cè)量和比較，結(jié)合納米壓痕、劃痕實(shí)驗(yàn)，定量描述以微凸體壓入和犁溝耦合作用為基礎(chǔ)的三維形貌轉(zhuǎn)印機(jī)制。其次，將在低階應(yīng)變梯度塑性理論框架下，結(jié)合IF鋼宏、細(xì)觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)建立能夠解釋形貌轉(zhuǎn)印過(guò)程中尺度效應(yīng)的基于細(xì)觀位錯(cuò)模型的材料本構(gòu)關(guān)系。最后，建立包含宏觀帶鋼基體塑性變形和細(xì)觀三維形貌轉(zhuǎn)印的多尺度有限元模型，對(duì)冷軋平整界面三維形貌轉(zhuǎn)印問(wèn)題展開(kāi)數(shù)值模擬，分析尺度效應(yīng)、毛化軋輥初始形貌和宏觀軋制工藝參數(shù)對(duì)形貌轉(zhuǎn)印過(guò)程的影響。該課題研究有助于揭示冷軋平整界面三維表面形貌的轉(zhuǎn)印機(jī)理，掌握尺度效應(yīng)下三維形貌的轉(zhuǎn)印規(guī)律，為高質(zhì)量冷軋面板表面形貌的控制奠定基礎(chǔ)。

針對(duì)大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變研究中亟待解決的基礎(chǔ)性問(wèn)題，從理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、工程應(yīng)用四個(gè)方面，深入研究強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋的動(dòng)力學(xué)行為、損傷破壞演化機(jī)理及其過(guò)程，主要包括：1) 揭示大跨度斜拉橋的多尺度物理機(jī)制及其耦合機(jī)理，建立強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋基于物理的、一體化的動(dòng)力行為描述與分析方法；2) 研究大跨度斜拉橋在強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下材料尺度的損傷演化行為及損傷累積效應(yīng)，揭示損傷演化從材料尺度向構(gòu)件尺度發(fā)展的機(jī)理和特性，在此基礎(chǔ)上研究構(gòu)件尺度的損傷演化規(guī)律及其失效破壞機(jī)理；3) 研究大跨度斜拉橋構(gòu)件尺度破壞與整體結(jié)構(gòu)尺度破壞之間的關(guān)系，建立大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變破壞的預(yù)測(cè)方法，并將研究成果進(jìn)一步應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程蘇通長(zhǎng)江大橋的結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。. 本項(xiàng)目?jī)?nèi)容是重大工程結(jié)構(gòu)損傷積累、健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)定研究中亟待解決的核心問(wèn)題，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。

針對(duì)大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變研究中亟待解決的基礎(chǔ)性問(wèn)題，從理論分析、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、工程應(yīng)用四個(gè)方面，深入研究了強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋的動(dòng)力學(xué)行為、損傷破壞演化機(jī)理及其過(guò)程，主要包括：1) 揭示了大跨度斜拉橋的多尺度物理機(jī)制及其耦合機(jī)理，建立了強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下大跨度斜拉橋基于物理的、一體化的動(dòng)力行為描述與分析方法；2) 研究了大跨度斜拉橋在強(qiáng)（臺(tái)）風(fēng)場(chǎng)作用下材料尺度的損傷演化行為及損傷累積效應(yīng)，揭示了損傷演化從材料尺度向構(gòu)件尺度發(fā)展的機(jī)理和特性，在此基礎(chǔ)上研究了構(gòu)件尺度的損傷演化規(guī)律及其失效破壞機(jī)理；3) 研究了大跨度斜拉橋構(gòu)件尺度破壞與整體結(jié)構(gòu)尺度破壞之間的關(guān)系，建立了大跨度斜拉橋風(fēng)致災(zāi)變破壞的預(yù)測(cè)方法，并將研究成果進(jìn)一步應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程蘇通長(zhǎng)江大橋的結(jié)構(gòu)整體狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。 本項(xiàng)目?jī)?nèi)容是重大工程結(jié)構(gòu)損傷積累、健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)定研究中亟待解決的核心問(wèn)題，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。 2100433B

本項(xiàng)目對(duì)流動(dòng)、傳熱與傳質(zhì)過(guò)程中的空間多尺度現(xiàn)象，以能源與環(huán)境領(lǐng)域中的幾個(gè)典型多尺度工程問(wèn)題為具體研究對(duì)象，發(fā)展高效的多尺度數(shù)值求解方式，深入研究不同尺度上尤其是介觀和微觀層次上的流動(dòng)、傳熱與傳質(zhì)現(xiàn)象，揭示不同尺度上流動(dòng)、傳熱與傳質(zhì)過(guò)程之間的耦合機(jī)制。在數(shù)值模擬方面：構(gòu)建MD、DSMC與其它數(shù)值方法耦合的重構(gòu)算子，發(fā)展分區(qū)計(jì)算、界面耦合多尺度數(shù)值求解方法；完善分層計(jì)算、逐級(jí)傳遞多尺度求解方法；發(fā)展湍流流動(dòng)中壁面粘性影響區(qū)和外層之間高效，準(zhǔn)確的信息交換方法。在實(shí)驗(yàn)方面：基于質(zhì)子交換膜燃料電池、太陽(yáng)能空氣吸熱器及城市小區(qū)空氣品質(zhì)及污染物散發(fā)實(shí)驗(yàn)，發(fā)展相應(yīng)的多尺度問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法，獲得一批可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為考核與完善所建立的多尺度數(shù)值方法提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。通過(guò)本項(xiàng)目的執(zhí)行不僅可以大力提高我國(guó)在能源與環(huán)境工程領(lǐng)域中多尺度問(wèn)題數(shù)值模擬研究的國(guó)際地位，而且對(duì)相關(guān)的工程問(wèn)題也有一定的指導(dǎo)與參考意義。