剪切技术范文

剪切技术范文（精选11篇）

剪切技术 第1篇

物体的位移或变形将引起散斑场的变化,因此通过测量散斑场的变化就可以获取物体的形变信息,这就是散斑计量技术的研究内容。现代光测力学对高灵敏度的变形、位移测量常用全息、散斑等测量方法,但这些方法都具有一定的局限性,比如要求生产现场避震、避光、对图像要进行后期处理等,这些局限性降低了这些方法在工业现场的使用价值。在20世纪60年代由Hung和Liang[1]提出的散斑剪切干涉技术则不要求特别的防震措施,而且装置简单,这就为工业现场进行测量提供了基础。如果将散斑剪切干涉技术与电子散斑技术相结合,就可获得一种不需特殊防震、不需避光、不需全息干板的实时干涉技术。这项技术的特点是,干涉条纹的获取完全不同于传统光测力学方法,而且由于摄像视频技术和计算机技术的引入,使得干涉条纹的获取过程变得简单、快速。

1 数字剪切散斑原理

数字剪切散斑(DSSPI---digital shearing speckle pattern interferometry)是散斑技术中一种先进的测量技术,它可以直接测量物体离面位移的一阶微分。数字剪切散斑干涉技术(DSSPI)把剪切散斑干涉技术与数字散斑相结合而形成数字光电测量技术,它所测量的主要是物体表面变形的位移导数值。正因为如此,数字剪切散斑干涉就是在数字摄像机前放置一个小角度的玻璃楔块,激光的光线在通过此玻璃楔块时将产生偏折,在像平面上产生与楔块的楔角相同方向的两个错位的像,它们将在像平面上互相干涉而形成散斑干涉图像,然后将其采集到计算机中。将变形前后两幅散斑干涉图像在计算机中进行相应的运算和处理,在计算机屏幕上将出现一个表示物体位移偏导数的条纹图[2,3]。

图1中试件表面被均匀平行激光束照明,摄像机的光靶则置于系统的像平面xy上,观察方向平行于z轴表示。剪切镜置于镜头之前。设物体表面反射光经剪切镜产生在x方向的切变量δx,使物体表面上两点P0(x,y)和P1(x+δ,y)在像平面上成像于一点。在物体变形前该点光强Ix为

式中,A为振幅,假设两点振幅相等,θ(x+δx,y)和θ(x,y)分别为P1和P0点的初相位,并令φx=θ(x+δx,y)-θ(x,y)。将此散斑场经图像卡采集下来存储在微机中。物体发生变形时,P0(x,y)和P1(x+δ,y)沿x方向产生的位相差为Δx,此时光强为

将实时变化的散斑场与先前存储在微机中的散斑场相减,得到实时输出光强为

等式右端由两个正弦项组成:第一个正弦项包含了随机散斑信息,反映了剪切散斑干涉图受散斑噪声调制的特点,第二个正弦项表示与物体变形有关的项,运用图像处理手段,在像平面上的地方就会出现暗条纹,因此散斑干涉条纹图中的暗条纹为

条纹图中的明条纹为

在只考虑挠度的情况下Δx可写成

式中,为物体表面离面位移导数;λ为照明光波长;β1为入射光与物体表面法向夹角;β2为观察方向与物体表面法向夹角。将Δx/2=Nπ,(N=0,±1,±2,±3,⋯)代入式(6)得

同理得

从而得到被测物体表面沿z方向位移偏导数的表达式。

2 剪切成像方式[4]

剪切成像方式主要有三种:

(1)偏振剪切成像

这种剪切成像方式的基本光路结构如图2所示。物体错位采用渥拉斯顿剪切棱镜(Wallaston prism)形成。当光线垂直射到棱镜的前表面时,在后表面将形成两束分开且振动方向相互垂直的平面偏振光。偏振片P使两个剪切像相干涉。出射光的近似夹角为

其中,no,ne分别为棱镜材料的寻常光和非寻常光折射率;β为棱镜的顶角,则剪切量近似为夹角与物(像)距的乘积。

(2)楔镜剪切方式

楔镜剪切方式也有多种,其中以Y.Y.Hung提出的楔镜剪切方式最为简单实用。原理如图3。

用一块圆形透明玻璃板盖住整个光瞳,该玻璃板以直径为分界,一半是平行平板,另一半是光楔。这种一半是平透镜,一半是楔透镜的光学元件被称为剪切镜。从物面上A点发出的光分别经过平透镜和楔透镜,在像面上形成两个像点B和C,从而产生两个剪切像。剪切方向与剪切镜的楔-板分界线相垂直,B、C间的距离为像面上的剪切量。光楔的楔角很小,通常在1°以内,光线通过光楔时的偏向角为

其中,b为楔角;n为剪切镜所用材料的折射率。

若剪切镜贴近镜头,物方剪切量可近似为

其中,d0为剪切镜到物体的距离。

(3)Michelson型剪切成像

图4是Michelson型剪切成像光路结构。物体的反射光通过半透半反棱镜分成两束,经过两平面反射镜M1、M2反射后,再次经过半透半反棱镜,在CCD像面上形成两个重叠的物体像,由于两个平面反射中一个与光轴垂直,另一个与光轴有一微小夹角α,所以物体的两个像有一定的错位,即实现剪切成像。CCD靶面上的散斑干涉场是物光场两个剪切像之间干涉叠加的结果,这两个干涉场之间的关系为

其中,Aˉ为光复振幅;k为两光束振幅比;sˉ0为剪切量。

在图4所示的光路中,物方剪切量近似为

其中,d0为物距。

综合比较这三种典型的剪切成像方式,可以发现,对于偏振剪切成像及楔镜剪切成像存在应用相移和正弦相位调制技术的困难。在调整剪切量是否方便方面,偏振剪切成像需要移动棱镜的前后位置,改变剪切量。楔镜剪切成像方式,当楔镜一旦做好后,其剪切量是固定的,不能调节。若需要不同的剪切量,则需要制作不同楔角的剪切镜。这样限制了其使用的灵活性,并且当物镜的焦距较小时,楔镜成像还会发生大的像差,在视场中心,物镜两部分的像差是相等的,但在视场的边缘,物镜中经过光楔与不经过光楔的光束的像差很大。

反观Michelson型剪切成像方式,结构非常简单,一个平面镜不动,通过调整另一个平面镜来改变两个反射镜之间的夹角及方向,就可以实现剪切量和剪切方向的调整。调整剪切量很容易,易于实现变精度测量。将两反射镜均固定在压电陶瓷晶体上,分别作为光学相移器和正弦相位调制器,就可以方便地实现光学相移和正弦相位调制,满足振动定量分析的要求。但Michelson剪切光路中的半透半反棱镜,浪费了50%的激光能量,从而提高了对激光器功率的要求。

这三个成像方式各有自己的优点,因此应该根据测量的要求来选择适当的成像方式来组成测量系统。

3 散斑技术在无损检测中的应用

数字剪切散斑是一种先进的测量技术,它可以直接测量物体离面位移的一阶微分。在物体检测中,人们往往关心的并不是物体表面的变形,而是物体表面的应变应力,而应变应力直接和物体变形的二阶微分有关。因此要获得物体表面的应变应力分布,就需要对普通数字散斑测得的表面变形数据进行两次数值微分。对实验数据的数值微分会导致较大的误差,因此应尽可能少用或不用。而数字剪切散斑可以直接测量位移的一阶导数,减少了一次数值微分计算误差,从而可以提高应变应力分析的精度[5]。

材料的损伤程度可以通过检测材料的某些物理性能的改变表示出来如:弹性模量法、弹性应变法等。通过对这些物理方法的数学表达式的研究可以发现,它们都跟一个相同的因素有关,就是材料的弹性模量。而材料加载形变的程度又跟材料的弹性模量有关系。当材料内部没有发生损伤时,材料的弹性模量可以看作是一个连续变化的参数,因此材料加载后发生的形变的梯度也可以看作是连续的。这个可以在剪切散斑图上表现出来散斑的条纹是圆滑的。

当材料的内部存在缺陷时,则弹性模量在缺陷处发生了变化,使弹性模量在缺陷处表现为不连续。因此当材料加载发生形变时,缺陷处的形变梯度也会发生比较大的变化,在剪切散斑图上则表现为条纹的突变。

由剪切散斑的原理可以知道条纹的级数跟被测物体的形变的梯度存在着对应的关系,因此可以通过对条纹相位的计算而对被测物的形变梯度,也就是对被测物的弹性模量进行计算,通过对弹性模量的分析而得出物体的损伤程度[6,7,8]。

要使被测物发生形变则必须对被测物进行加载,常用的有三种加载方式。

(1)真空加载

为了要使缺陷处产生变形,需要对测试件加载,最常用的加载是真空加载,即把试件放入一有玻璃观察窗的真空容器中,在抽真空前后两次记录物体的变形剪切散斑图。

(2)热加载

热加载用于缺陷的无损检测从原理上可以考虑两个因素:(1)由于温度差别引起膨胀位移不同;(2)加热缺陷中气体而产生不同的压强形成位移。前者对于传热较差,缺陷面积较大时可以成立。而对于易传热,薄板中的缺陷则由后者引起。

(3)振动加载

电子剪切散斑干涉除了可以测量位移梯度外,还可以通过时间平均技术测量振幅梯度,因此也是一种测量和显示振动的有效方法。

对振动物体的分析可以得出其固有频率与试件尺寸、厚度及材料性能有关。试件尺寸越大,频率越低;厚度减小,频率也减小。

从几种加载方式总结出真空加载比较成熟,易于定量;热加载方法装置简单,载荷变化范围可大可小;振动加载是一种较易在现场测试的方法。

剪切技术 第2篇

Word剪切板在哪里？

①打开Word，然后右键单击“工具栏”，在弹出菜单中选择“任务窗格”；

②此时，右边会弹出个“任务窗格”，单击“开始工作”下拉菜单，选择“剪贴板”即可；

③现在，剪切板就已经出来了，可以删除，可以粘贴！

Word剪切板怎么打开？

①在“开始”选项卡中单击“剪切板”小按钮，就可以打开剪切板了，

Word剪切板在哪里？

剪切粘贴正流行 第3篇

荷兰艺术家兼设计师艾丽萨·范·乔仑用一个展览的时间告诉你时尚圈的最新流行秘籍：剪切粘贴。你又糊涂了？对，就是你每天用电脑键的“剪切粘贴" 。剪切粘贴（重要的事说三遍）

艾丽萨是个彻头彻尾的“千禧一代”消费者代表，不信时尚圈的品牌效应，更不愿苟同品牌营销带来的价格差异和等级高低。她希望建造一个时尚品牌的大熔炉，把有个性的品牌放在一起，看能不能产生化学反应，“11x17”的项目就这么开展起来。

在收集不同品牌的过季衣裤后，艾丽萨像剪报一般裁下11乘17英寸带有品牌特征的布料，重新将这些料质整合起来，做出独特新款的卫衣。荷兰潮牌G-star Raw和中性时尚设计师莫尼克·范·海尼克的混搭圆领卫衣就大受欢迎。

除了“剪切粘贴”，“复制粘贴”也是新亮点。看来时尚圈也被“科技化”有没有！

Denham、Lee、Weekday、李维斯这些知名的牛仔品牌竞争异常激烈，却很难有突破的创新。艾丽萨决定用油墨记录一个品牌的图案特征，再将其放在另一个品牌的制作中。这样一对一的混搭牛仔冲击时尚潮流师的眼球。

在匡威和耐克两个品牌傲占全球运动鞋市场的情形下，艾丽萨却固执地想探寻其中本质。作为设计师，她把耐克的鞋子由内翻外，带给观众一种没有品牌标签的运动鞋体验。

这些“反品牌设计”的成品目前在阿姆斯特丹市立博物馆展出，很多看展人在这些非常规设计面前，都会不自觉地点头赞同。

对于艾丽萨，“11x17”项目创造了一个新时尚圈：这个圈子不注重人为营销的品牌，而是衣服自身的料质。这个圈子把奢侈材质、大众时尚和二手衣料混搭起来，提倡融合的时尚魅力 — 正如每届时装周观众所期待的“全球趋势”。？笏（摘自荷兰在线网）（编辑/小美）

剪切技术 第4篇

炉卷轧机生产线在钢板的生产的过程中, 经常会遇到钢板上有缺陷的情况。在这种情况下, 如何自动快速地识别出缺陷的位置, 并且高效准确地计算出钢板的可用长度和对有效部分进行合理规划保证钢板的成才率最高是一个难题, 同时横剪的自动优化剪切也是实现全线自动化的一个瓶颈环节。2010年安钢第二炼轧厂采用图像在线测量技术对原有轧钢系统进行改造。改造后, 钢板成材率得到显著提高, 横剪的自动优化进一步增强, 经过多年的使用, 效果良好, 轧钢成本显著降低。

1 概况

安钢炉卷轧机始建于2003年, 于2005年9月底建成投产, 整条轧线的机械设备由意大利达涅利公司设计, 电气自动化由TMEIC公司总包, 包括传动、一级自动化和过程自动化系统, 是一条装备了国际上先进轧钢生产装备的生产线。在以前的生产中, 钢板长度的测量、缺陷的识别以及对缺陷钢板的剪切部分往往是由人工来完成, 人工操作劳动强度大, 生产节奏慢, 难以满足质量控制和生产管理的要求。因此, 采用图像在线测量技术对炉卷轧机剪切系统进行改造, 以适应现代化生产的要求。

2 图像在线测量技术

数字图像处理, 就是利用计算机或其他高速、大规模集成数字硬件, 对从图像信息转换来的数字电信号进行某些数字运算或处理, 以期提高图像的质量或达到人们所预期的结果, 因此也称为计算机图像处理。数字图像处理系统由数字化器、大容量存储器、数字计算机及输出显示器等4部分组成, 如图1所示。

图像处理技术包括图像的采集和存储、预处理、图像分割、特征提取、图像识别、模型匹配、图像分析和理解, 以及图像压缩等。用计算机进行数字处理, 可以通过编制程序自由地进行各种图像处理, 有很高的灵活性和再现性。视觉测量涉及到的图像处理主要包括图像预处理、边缘检测和图像分割。

3 钢板在线图像测量系统的方案设计

3.1 硬件设计

硬件即图像采集系统设计采用传统的摄像系统, 结构如图2所示。

3.2 软件设计

3.2.1 软件设计流程

系统标定软件设计流程如图3所示。系统图像处理软件设计流程如图4所示。

由于CCD的安放位置不变, 辊道的位置不变, 故现场标定的结果在理论上也不会变。这跟周围景物的变化与否以及辊道内是否有钢板或是钢板的形状等因素并无关系。因此只要确定了辊道长度方向的一些精确位置点, 就能够确定图像上的点与实际坐标点的转换关系, 标定的结果与辊道上有没有标杆也没有关系。这个结果反应的只是两个位置信息的转换过程。故现场标定的过程只需进行一次, 然后将标定的结果存储到程序中。每读一帧钢板的图像, 只需进行图像处理, 然后调用上面标定的结果进行长度的计算。

3.2.2 图像采集卡程序库

在Microsoft®的32位Windows操作系统中, 图像采集卡应用接口库直接操作图像卡并提供给用户一个简单明确的应用接口。用户在编制自己的应用程序时, 可以直接调用这些库函数来实现指定的功能。图像采集卡工作流程如图5所示。

将图像采集卡所提供的函数库文件加入VC程序中后, 图像采集系统正常工作前, 首先必须打开指定图像采集卡, 从初始化文件中读出上次关闭前设置的参数进行初始化, 并获得所需系统设置, 创建该卡的引用句柄, 以供各功能函数引用。

4 方案实施

4.1 CCD位置的确定

二炼轧炉卷轧机从下冷床到横剪区域情况较为复杂, 考虑将CCD的位置选在靠近左边的高桥上边, 使得CCD的视线跨过控制台而能够同时获取其两边的图像以及控制台下面的图像;然后在控制台后面约10m的范围内安装照明设备, 这样就能清晰地观察到钢板的完整轮廓。

4.2 现场的系统标定

针对现场视角范围大且狭长、周围遮挡物较多的情况, 不再拘泥于具体的摄像机模型和标定板, 而是根据具体情况, 在钢板旁边的辊道上制作一个“标尺”。“标尺”由23个标识杆和白色的标识线组成, 总长46m, 如图6所示。在现场标定过程中, 利用这个“标尺”上的一些特征点来进行现场标定, 以确定图像上的点到真实坐标点的转换关系。

现场标定所用到的一些数据:1—2 100cm;2—3102cm;3—4 101cm;4—5 99cm;5—6 101cm (1—2意为第一个标杆到第二个标杆的距离) 。

最后4个杆子的间距:300cm;302cm;200cm。

前面在两个标定杆的中间每隔1m贴了一个标记。圆盘剪的长度:1500cm;圆盘剪前最后一个杆子到圆盘剪后第一个杆子的距离:1700cm;标定的总体长度:46m;标杆的底座长:20cm。

有了这些精确数据的支持, 现场标定算法才能得以实现。

5 实施效果

技术改造后, 图像在线测量技术代替了人工, 实现了钢板测量的自动化作业, 从而节约了人工成本, 提高了生产效率;另一方面, 系统能够准确测量轧钢区域钢板的各项长度, 使得轧钢精度和成材率进一步提高, 横剪的自动优化进一步增强, 从而优化了钢坯剪切系统。据统计, 系统投用后, 成材率可以提高近一个百分点。该系统还能够与原有二级计算机系统进行数据通信, 实现数据的查询和发布。

6 结语

该课题是针对轧钢企业原有传统的在线测量方式无法适应现代化的动态生产模式而提出的。系统通过数字图像处理测量技术的应用, 实现了钢板剪切系统的优化, 既有利于提高钢板切割的质量, 又利于提高钢板实际利用率。系统投用两年多以来, 运行稳定, 可靠性高, 有利于生产数据的计量和生产成本的降低。

参考文献

[1]王庆有.CCD应用技术[M].天津:天津大学出版社, 1991:58-66

[2]唐良瑞, 马全明, 景晓军.图像处理使用技术[M].北京:化学工业出版社, 2002

和同学们谈“折叠剪切”问题 第5篇

一、折叠后得图形

例如：将一张矩形纸对折再对折（如图），然后沿着图中的虚线剪下，得到①、②两部分，将①展开后得到的平面图形是（）

A．矩形B．三角形

C．梯形D．菱形

分析：学生只要按照过程进行操作就可得出答案是D。

二、折叠后求度数

例如：如图，裁剪师傅将一块长方形布料ABCD沿着AE折叠，使D点落在BC边的F处，

若∠BAF=60°，则∠DAE=______。

分析：由题意可知，∠BAD=90°，折叠得∠DAE=∠FAE，所以∠DAE=15°。

三、折叠后求长度

例如：将矩形纸片ABCD按如图所示的方式折叠，得到菱形AECF，若AB＝3，则BC的长为（）

A．2B．

C．1D．2

分析：由折叠过程可知，BC=OC=OA，所以∠CAB=30°，设BC=x，则AC=2x，再由勾股定理可得x=，故答案为B。

四、折叠后求面积

例如：如图a，ABCD是一矩形纸片，AB＝6 cm，AD＝8 cm，E是AD上一点，且AE＝6 cm。接下来进行操作：（1）将AB向AE折过去，使AB与AE重合，得折痕AF，如图b；（2）将△AFB以BF为折痕向右折过去，得图c。则△GFC的面积是（）

A.1 cm2B.2 cm2

C.3 cm2D.4 cm2

分析：由题中的操作过程可得，图c中∠AFB=∠AFC=45°，FC=2，GC=2，所以△GFC的面积=FC×GC÷2=2，故选B。

五、折叠后得结论

例如：如图，把△ABC纸片沿DE折叠，当点A落在四边形BCDE内部时（即A′），则∠A与∠1+∠2之间有一种数量关系始终保持不变，请试着找一找这个规律，你发现的规律是（）

A.∠A=∠1+∠2

B.2∠A=∠1+∠2

C.3∠A=2∠1+∠2

D.3∠A=2（∠1+∠2）

分析：由折叠过程可得∠1＋2∠AED=180°，∠2＋2∠ADE=180°，所以∠1＋2∠AED＋∠2＋2∠ADE=360°，又因为∠AED＋∠ADE=180°－∠A，所以答案是B。

六、折叠和剪切的应用

例如：如图1，矩形纸片ABCD中，AD＝14 cm，AB＝10 cm。

（1）将矩形纸片ABCD沿折线AE对折，使AB边与AD边重合，B点落在F点处，如图2所示；再剪去四边形CEFD，余下的部分如图3所示。若将余下的纸片展开，则所得的四边形ABEF的形状是 ；它的面积为cm2。

（2）将图3中的纸片沿折线AG对折，使AF与AE边重合，F点落在H点处，如图4所示；再沿HG将△HGE剪去，余下的部分如图5所示。把图5的纸片完全展开，请你在图6的矩形ABCD中画出展开后图形的示意图，剪去的部分用阴影表示，折痕用虚线表示。

（3）求图5中的纸片完全展开后的图形面积（结果保留整数）。

（具体解答过程由同学们自行完成）答案为（1）正方形，100；（2）略；（3）83 cm2。

练习：1.如下图所示，把一个正方形三次对折后沿虚线剪下，则所得的图形是（）

2.用一条宽相等的足够长的纸条，打一个结，如图（1）所示，然后轻轻拉紧、压平就可以得到如图（2）所示的正五边形ＡＢＣＤＥ，其中∠ＢＡＣ＝度。

3.点E、F分别在一张长方形纸条ABCD的边AD、BC上，将这张纸条沿着直线EF对折后如图，BF与DE交于点G，如果∠BGD=30°，长方形纸条的宽AB=2 cm，那么这张纸条对折后的重叠部分的面积S△GEF=_________cm2。

4.如下图，将矩形纸ABCD的四个角向内折起，恰好拼成一个无缝隙无重叠的四边形EFGH，若EH＝3厘米，EF＝4厘米，则边AD的长是_____厘米。

答案：1.C 2.36° 3.4 4.5

（作者單位 福建省寿宁县鳌阳中学数学组）

剪切技术 第6篇

钢铁行业竞争激烈, 各公司为提高自身竞争力, 采用各种手段降低成本, 其中最常用的手段是使用先进的设备、先进的控制技术、先进的生产工艺和规模经营。冷区是宽厚板生产线的一部分, 通常也是生产线的瓶颈所在。

2 冷区设备布置及作用

2.1 设备布置

宽厚板冷区现由冷床、切头剪、双边剪、定尺剪以及码垛区域组成, 主要采用PCS7集成控制系统, 它采用了分散式拓扑网络结构, 各大区域之间采用工业以太网连接, 而每个区域内部则由西门子417系列CPU来进行精确控制, 远程ET200S站点进行信息采集工作。冷区设备布置如图1所示。

2.2 设备的作用

冷床:钢板的冷却、传输及定位。

切头剪:对轧制钢板根据剪切数据进行切除废头尾及分段粗切。

横移台架:钢板传送及缓冲区。

UST:采用相应的评估标准对各钢板内部缺陷分析评估。

双边剪:用于钢板两侧的边部剪切。

定尺剪:将钢板剪切成所要求的定尺长度。

采样剪:用于钢板的采样及受损程度检验。

码垛:钢板的过跨、码垛和下线。

3 全区域范围内的钢板跟踪定位

冷区范围较大, 而我们必须精确地了解到现如今钢板抵达的位置, 来决定下一步的流程走向, 这就需要我们在程序中对于每一块板材进行跟踪、定位。而每个区域的侧重点又有所不同, 冷床区域的定位倾向于该区域的空间利用最优化, 而剪切线区域的定位, 则倾向于如何使钢板抵达合适的位置, 以利于下一步所进行的操作。基于此, 我们采取了2种不同的控制方式。

冷床区域除主控CPU外我们采用了一块独立的高速CPUFM458功能模块, 主要用于钢板在冷床区域上的跟踪定位, 利用其高速的性能用以满足跟踪的时效性。而且, 为了使跟踪的精度达到我们的要求, 在冷床的传输方向上划分了6个区域, 区间以光电管做分隔监测及跟踪修正来优化实现钢板在冷床上跟踪。

而剪切线区域要完成的功能较多, 对于跟踪的要求就体现在精确的位置控制上, 尤其是控制钢板在辊道上的头尾位置。根据传动通过PROFIBUS网络所反馈的速度, CPU经过计算来获得钢板的精确位置。并且以功能性为依据, 将辊道分区, 各区域之间均有用于检验钢板头尾的光电管, 通过光电管的修正作用, 来避免由于辊道打滑而出现的跟踪位置不正确的情况发生。

对于切头剪和定尺剪来说, 钢板的跟踪不到位, 会直接影响到所剪切的成品质量, 微小的差异所造成的直接后果就是钢板成品短尺。为了极力避免这类事件的发生, 我们在这2个区域均采用了3个脉冲发生器用于剪切尺度的测量, 这3个脉冲发生器相互协调, 互为备用, 精确测量喂料长度, 实现了钢板在实际剪切过程中的精确定位及测量, 通过二级的协调控制, 实现了钢板剪切的优化控制, 提高了产品成材率, 保证了效益最大化。

4 剪切模型优化

双边剪摒弃了推床式对中控制模式, 而采用了激光划线磁力对中的模式, 由辊道下方的磁头移动来控制钢板的对中, 这种方式可以有效预防由于钢板形变而无法对齐的现象产生, 提高了产品的成材率。钢板的长度控制, 由原设计的根据电机传动返回的速度进行计算, 变为了直接用传动的编码器测量数值进入PLC系统, 有效提高了长度控制的实时性。

定尺区域主要实现的功能有钢板的输送、定位;钢板的多次定尺;样品的剪切以及喷号机区域辊道的控制。定尺剪的机械结构与切头剪类似, 都是为了达到对于板子在长度方向上的剪切控制, 而试样剪的功能则是为了完成样品的采集, 并交由质检机构进行质量鉴定。该区域采用了提升平移装置来实现钢板的剪前对齐控制, 以便钢板达到一个适合剪切的位置。而长度测量方面, 采用了3个编码器互相分工, 不同类型的剪切, 采取相应编码器数值的办法, 来实现对于长度的精确控制。在今后的计划中, 双边剪剖分功能调试完成后, 该区域要完成相应双钢板的剪切控制。分段剪的功能是按照最终要求的尺寸对钢板进行分段的。

5 结语

宽厚板剪切线的钢板定位跟踪及优化更好地满足生产工艺要求, 提高了系统的整体运行稳定性和系统能力, 提高了产能, 生产的产品质量有了显著提高, 并保证了生产的顺利进行。

摘要：概述了宽厚板剪切线主要设备布置、钢板跟踪及模型优化。满足了生产工艺要求, 提高了系统的整体运行稳定性和系统能力, 产品质量显著提高, 生产得以顺利进行。

剪切技术 第7篇

电解镍是湿法冶金得到的一种纯镍, 生产工艺是先做镍始极片, 再把镍始极片放到电解槽中电解沉积就得到了电解镍。在生产中有两种情况要对电解镍板进行剪切。第一种是生产始极片时, 要把始极片的四个边剪齐, 始极片厚为 (0.2～2) mm, 这属于薄板的剪切;第二种情况是对电解镍成品板的剪切, 电解镍成品板的厚度为 (8～20) mm, 这属于厚板的剪切。电解镍的供货需求分别是100100 mm2, 5050 mm2, 2525 mm2的正方块。目前所使用的剪切设备是标准的剪切钢板用的剪板机, 但在剪切镍板时常出现刀架断裂、机架断裂、刀片崩刃的问题。研究发现剪切电解镍板比剪切碳素钢板的难度大得多, 主要表现在剪薄板时, 上、下刀片间隙调节困难, 剪切力大;剪厚板时, 剪切力更大。电解镍板不同于熔炼得到的纯镍, 它的组织结构不是熔化后凝固形成的晶体结构, 而是电化学沉积形成的原子堆积组织结构。由于电解纯镍几乎不直接做工程材料使用, 所以目前还找不到电解纯镍材料剪切加工的工艺参数。

本文通过Deform-3D有限元分析软件对电解镍板的剪切过程进行数值模拟, 得到了剪切时的单位剪切抗力和剪切力, 通过经验公式比较验证, 分析得出剪切镍板的最大剪切力, 为进一步优化工艺参数设计新型剪板机提供了新途径。

1 单位剪切抗力的研究

1.1 单位剪切抗力的概念及意义

目前, 对于电解镍板, 尚无单位剪切抗力曲线图供参考。当外力沿相反方向的平行线作用在材料上时, 其内部就会产生剪切应力, 即单位剪切抗力。由于单位剪切抗力作用, 最终把材料分离。

单位剪切抗力定义为

$\tau =\frac{{\rm P}}{F}{}^{[1]}$ (1)

式 (1) 中:P上刀片作用在板料上的剪切力;

F剪切面积, 如图1所示阴影部分ΔABC, 即$F=\frac{1}{2}t\frac{t}{\tan \phi }=\frac{t{}^2}{2\tan \phi }$。

无论对于哪种剪板机, 剪切力总是一个最重要的参数, 但是确定剪切力之前首先要确定单位剪切抗力。剪板机的公称剪切能力即最大剪切力[2]Pmax=KτmaxF (K考虑刀钝、剪刃间隙增加而使剪切力提高的系数;τmax最大单位剪切抗力;F剪切横断面面积) 和剪切力[2]P=τF都与单位剪切抗力τ有关。

1.2 单位剪切抗力的确定[2]

单位剪切抗力的确定有实验曲线法和理论计算法两种。

(1) 实验曲线法是在剪切力实测的基础上建立起来的。把材料装在剪板机上, 通过刀架上的压力传感器, 用示波器照相的方法, 测定剪切过程中剪切力的变化规律, 再经过处理, 制出材料的单位剪切抗力曲线。此法算剪切力很简便, 在相同剪切条件下, 计算结果也比较准确, 故工程中多采用此法。但实验曲线总是在特定的条件下获得的, 加上实验曲线没有考虑刀钝、剪切间隙等因素对剪切力的影响, 因此, 对于不同的工作条件都采用同一条实验曲线, 这会使计算结果产生误差。

(2) 理论计算法克服了实验曲线法的缺点, 研究人员就剪切速度、接触摩擦及刀片的几何参数等因素对剪切力的影响作了实验研究后确定此法。金属在塑性变形中沿晶格滑移, 形成所谓“滑移线”。东北重型机械学院的连家创利用滑移理论, 在考虑了上下刀片侧间隙及接触摩擦的基础上, 推导出平行刃剪板机剪切抗力计算公式, 并进行了实验验证。

冷剪切时, 公式如下:

τmax=KKu (1+δ5) σb (2)

式 (2) 中:K单位剪切抗力与真实流动极限之比;Ku变形速度系数; δ5剪切件断裂时的平均伸长率;σb材料的强度极限。针对剪切比较成熟的钢板, 以上各系数可以查表取得。

2 电解镍板剪切过程的数值模拟

2.1 剪切断裂准则的选用

要很好的反映上刀片剪切镍板的真实受力情况, 材料断裂准则的选取很重要。本文模拟采用的是Cockroft & Latham断裂准则[4], 该准则基于应力, 应变累计破坏计算的, 根据材料的最大破坏值是否达到了临界值来判断材料的断裂与否。

C1 =${\displaystyle {\int }_0^{\overline{\epsilon }{}_{{}_f}}}$δmax d$\overline{\epsilon }$f (3)

式 (3) 中:$\overline{\epsilon }$f等效应变;d$\overline{\epsilon }$f等效应变增量;δmax最大应力;C1材料常数。

本文采用了消除单元的方法用于处理剪切过程中的断裂问题, 即当某单元的等效应变达到材料的断裂常数时, 认为该单元表示的实际材料产生了断裂, 将该单元从总模型中删除, 即在以后的计算中认为该单元的刚度为零, 这种单元网格删除法对网格的密度要求很高。在Deform-3D中, 材料的韧性断裂主要是通过删除单元来实现的。

2.2 镍板剪切加工工艺参数的选择和剪切有限元模型的建立

某镍板专用液压式斜刃剪板机的工艺参数如表1。

斜刀片剪板机下刀片呈水平状态, 上刀片倾斜, 剪切时刃口与材料的接触长度比板料宽度小很多。故取刀片长度的一部分110 mm来模拟剪切, 刀片尺寸为1102585 mm3, 镍板尺寸为100704 mm3。

目前尚无电解镍板材料拉伸、断裂参数可以确定, 通过材料拉伸试验和有色金属材料手册[5], 得出电解镍板的材料力学参数。杨氏模量E=220 GPa, 抗拉强度σb=540 MPa, 屈服强度σs=415 MPa, 延伸率δ5=20%, 泊松比μ=0.31。

剪切模拟过程中, 镍板为弹塑性体, 上下刀片为刚体。Deform-3D默认的体积单元为四面体单元类型, 而在上下刀片狭窄的侧向间隙附近形成了局部塑性剪切带, 单元变化剧烈, 所以要设置局部细化网格。目的在于让变形大的地方得到较细小的网格, 以利于反映真实的变形和节省计算时间。如图3所示的网格细化窗口。设置镍板单元数为12 000个, 剪切部分窗口内部单元尺寸是外部单元尺寸的千分之一。

3 电解镍板剪切模拟结果及其单位剪切抗力的确定

3.1 镍板剪切断面的单位剪切抗力曲线

图4为电解镍板剪切过程中剪切断面的变形情况和单位剪切抗力曲线的示意图, 从图 (a) 中可以看到, 镍板左端约束固定不动, 右端在上刀片的剪应力和拉应力作用下, 产生塑性滑移变形。剪应力和拉应力是造成金属材料断裂破坏的主要因素。剪切变形区的应力最大, 达到485 MPa以上, 超过了材料的屈服强度。镍板剪切过程, 剪切力作用在与之平行的剪切面上, 故剪切抗力为剪切的主要应力。在剪切断面上按变形先后顺序取3个点 (P1、P2、P3) 分析剪切抗力, 从图 (b) 中可以看出剪切抗力的曲线大致变化为:应力值从零开始缓慢增加, 直到最大值, 持续一小段时间, 然后开始急剧下降, 直到材料断裂变成零。还能看出P1比P2、P3最先达到峰值;由于P1位于镍板的剪切开始部分, 断裂后此处出现毛刺, 所以导致P1的剪切抗力曲线出现峰值后还有震荡现象。P2、P3的剪切抗力峰值要稍大于P1, 这是因为P1位于P2、P3的Z轴靠上, 与上刀片的接触稍早。剪切抗力的峰值范围 (515～640) MPa。材料的剪切抗力曲线和文献描述的基本吻合, 较符合真实的应力变化曲线。

由斜刀片剪板机的剪切力原始推导公式[2]计算, 如式 (4) 。

${\rm P}=F\tau =\frac{t{}^2}{2\tan \phi }\tau$ (4)

将单位剪切抗力τ的峰值为 (515～643) MPa, 剪切面积$F=\frac{t{}^2}{2\tan \phi }$, 代入 (4) 式, 得到剪切力P为117 984 N～147 308 N。

3.2 上刀片的剪切力-行程曲线

从图5曲线可以看出剪切力的变化趋势。变形开始时, 剪切力开始从零逐渐增大, 上刀片开始切入材料内部, 镍板受压, 主要发生弹性变形;随着变形的增加, 剪切力急剧增加。在经过一段时间的快速增加后上升速度变的缓慢, 这主要是因为虽然承受剪切力的板料面积变化不大, 但受到材料加工硬化的影响而导致剪切力仍然处于上升阶段。当材料内部的塑性变形破坏值达到临界值后, 即超过抗拉强度后, 材料出现了塑性断裂裂纹并迅速扩展, 剪切力开始下降, 直到材料断裂。剪切力变化规律和图4 (b) 的应力变化大致相同。

3.3 模拟得到的单位剪切抗力和剪切力与经验公式比较

由斜刀片剪板机的最大剪切力Ps经验公式[6]来计算, 如下式:

${\rm P}{}_s=\frac{0.5t{}^2\sigma {}_b}{\tan \phi }=\frac{0.54{}^{2}540}{\tan 2°}\approx 124$kN (5)

由图4 (b) 模拟得到的单位剪切抗力, 折算出的剪切力和图5得到的上刀片最大剪切力140 kN以及斜刀片剪板机的最大剪切力 (经验公式) 三者比较, 数值相接近。分析误差产生的原因是本文数值模拟暂未对剪板机的工艺参数进行优化。经验中τmax= (0.7～0.8) σb, 所以模拟过程需要进一步完善, 剪切工艺参数需要进一步优化, 以得到更为逼真的单位剪切抗力曲线图用来指导实践。本文数值模拟电解镍板剪切过程, 仍可以为设计剪板机提供理论参考。

4 结束语

(1) 通过对4 mm厚的电解镍板的模拟剪切, 验证了有限元网格重划和Cockroft & Latham断裂准则的可行性;

(2) 模拟了镍板剪切断裂过程, 分析了单位剪切抗力的变化规律;

(3) 较准确的预测了剪切过程剪切力的变化趋势, 及所发生的最大剪切力;

(4) 为以后剪切不同厚度的电解镍板, 优化剪板机的工艺参数, 设计合理的剪板机提供理论依据。

参考文献

[1]张国强, 董红, 吴承格.金属板料成形及其模具设计实例.北京:化学工业出版社, 2005

[2]剪切机械安全技术编写组.剪切机械安全技术.北京:劳动人事出版社, 1989

[3]方刚, 曾攀.金属板料冲裁过程的有限元模拟.金属学报, 2001; (6) :653—657

[4]杨刚, 孙东明, 赵燕妮, 等.镍板剪切过程数值模拟与工艺参数分析.现代制造工程, 2009; (1) :81—84

[5]黄德彬.有色金属材料手册.北京:化学工业出版社, 2004

轴承钢管剪切实验研究 第8篇

关键词：轴承钢管,剪切,首次压下量

0 引言

轴承是各种运动机器中的重要零件, 应用广泛, 使用量大。对于中小型轴承其轴承圈毛坯的制造一般采用车削下料法。车削下料法具有下料尺寸准确、断面品质好的优点, 但材料损耗大, 加工效率低。与切削方法相比, 剪切法具有生产效率高、无材料损耗、能耗小和成本低的优势。在剪切法中, 几个关键的参数, 如首次压下量、芯棒-管料间隙、动-定模间隙、夹持力等对剪切品质影响很大。现采用带芯棒的双向剪切法, 研究了首次压下量对断面品质的影响。

1 带芯棒管材剪切机理

1.1 剪切过程

剪切过程没有金属损耗, 也没有噪声, 但有毛刺。对管材剪切而言, 由于管材的中空结构, 为防止在剪切时被压扁, 使断面严重变形, 必须在管中设置芯棒。芯棒和管孔的间隙限制了管材的压扁量, 所以这一间隙对管材的变形起着很大的影响。带芯棒管材剪切过程可以分为3个阶段[1]:第一阶段为弹性变形阶段, 在此阶段材料内应力达到弹性极限, 剪切力一直增大;第二阶段为塑性变形阶段, 在此阶段管材上下端部材料首先达到屈服, 产生塑性变形, 形成塌角和光亮带, 剪切力升到最大后开始下降;第三阶段为断裂分离阶段, 刃口侧面材料的应力达到断裂极限, 产生裂纹, 裂纹沿最大应变速率方向扩展、会合而产生断裂分离, 剪切力迅速下降至最小。一次剪切过程剪切力的变化曲线如图1所示。

单向剪切管材断面可分为4个区[2], 即A, B, C和D, 如图2所示。其中, A区由活动刀4和固定芯棒2对管材6进行剪切, C区由活动芯棒5和固定刀3对管材进行剪切, B, D区由活动刀4和固定刀3对管材进行剪切。管材在剪切时, 中间部位先剪断 (A和C区) , 两侧部位 (B和D区) 因厚度大而尚未剪断, 从而在B, D区形成凸凹不平的断口, 这样严重影响切口的断面品质, 不但达不到预期节省材料的目的, 反而影响断面品质。图3为管材单向剪切断面扫描图像。从图中可以看出断面品质不理想。为克服这一问题, 可采用双向剪切法。

1.2 剪切机理

在金属压力加工学中[3], 剪切时会产生剪切带, 剪切带形成的过程可在不同的尺度上出现:宏观上是形成杯锥状断裂的锥形表面的基础;微观上则是同一事物按比例的缩小, 首先是内部间隙连接起来, 其后是由于这种连接而形成空腔。当空腔扩大时, 剪切带可以在任何一锯齿形台阶上伸展地更远一些, 最后沿着锥形壁上最大的台阶破裂。在管材带芯棒单向剪切时, 裂纹产生于上下端, 然后分别向两侧难剪区扩展, 上下端的裂纹在管材中部会合时会产生较大的撕裂, 影响断面品质。为克服这一缺陷, 采用带芯棒双向剪切法。

在断裂力学中, 从受力情况分析, 把受到拉伸作用产生裂纹的加载方式, 称为Ⅰ型加载, 把受剪切力作用产生裂纹的加载方式, 称为Ⅱ型加载。在Ⅱ型加载问题中, 裂纹的扩展有两种情况:1) 沿与原裂纹成一定倾斜角的方向扩展, 裂纹在拉应力作用下开裂, 称为Ⅰ型断裂;2) 裂纹沿原裂纹方向扩展, 称为Ⅱ型断裂。经实验分析可知, 管材一次剪切的受力情况为Ⅱ型加载, 但起裂后裂纹的扩展方向不沿原裂纹方向, 属于Ⅰ型断裂。对于双向剪切, 有首次剪切裂纹的扩展和二次剪切裂纹扩展重合的问题, 存在不同类型的裂纹扩展方式, 需对起关键作用的参数进行实验研究。

2 双向剪切法简介

在管材剪切时, 为克服单向剪切法的缺陷, 采用双向剪切法。双向剪切法的原理是:第一次剪切使管材的上、下部分开始产生裂纹, 在裂纹向两侧扩展前将模具带管材旋转90°后再剪切, 使其完全分离, 从而避免甚至消除了难剪切区, 减少了裂纹会合对断面品质的影响。

双向剪切法的实验方法是:选择不同的首次压下量, 首次压下后翻转90°后直接剪断。在此方法中, 首次压下量的选择非常重要。

3 实验分析

实验主要研究首次压下量与断面品质的关系。实验在3000kN电液伺服控制压力机上进行, 实验模具如图4和图5所示。管内放置芯棒是为了防止管材在剪切时被压扁。

实验用管材选用GCr15轴承钢管, 外径为d56mm, 壁厚为6.5mm。

3.1 双向剪切法实验结果

由图4可知, 钢管放置在两个固定刀和一个活动刀之间, 当压力机对钢管进行剪切时, 可以得到两个剪切断面。实验得到的数据列于表1。

由表1中的实验数据可以看出, 双向剪切法中首次压下量对管材剪切断面的品质影响较大。从上面数据中可以得到:当首次压下量为3.75mm时, 管材断面的平均不平度最小, 即管材剪切品质最好。

3.2 双向剪切实验分析

在双向剪切试验中, 发现以下两个问题:1) 存在管坯偏转现象;2) 材料变形时接触条件不对称。为解决上述问题, 对双向剪切实验过程进行了改进。即首次压下后 (首次压下量的范围为1.8～4mm) , 不直接翻90°剪断, 而是翻转180°回压后再翻转90°剪断。双向剪切法和改进后的方法如图6所示。双向剪切法, 是以0为起点, 剪切过程是045, 而改进后的剪切方法是0403。

采用改进后的双向剪切法得到的实验数据列于表2。

从表2中的实验数据可以看出, 当首次压下量为3.5mm时断面的平均不平度最小, 即管材剪切断面品质最

好。比较表1和表2, 改进后的双向剪切法可以得到更好的断面品质, 首次压下量对断面质量影响较大。图7为剪断后的管坯实物。

4 结语

在带芯棒的双向剪切法中, 首次压下量对断面剪切品质影响较大。双向剪切法中, 首次压下量取壁厚的56%～61%时, 断面的不平度较小, 断面品质较好。经实验发现双向剪切法存在两个问题, 针对存在的问题对双向剪切法实验过程进行了改进, 得到了较好的断面品质。实验数据表明, 改进后的双向剪切法, 首次压下量取壁厚的53%～61%时, 断面的不平度较小, 断面品质较好。

参考文献

[1]邓增杰.工程材料的断裂与疲劳[M].北京:机械工业出版社, 1995.

[2]张家梁.管材剪切新方法——带芯棒圆周剪切法的工作原理及其剪切过程分析[J].华东冶金学院学报, 1994, 11 (4) :6-12.

[3]W A白柯芬著.金属压力加工学[M].孙梁, 等译.北京:冶金工业出版社, 1988.

沥青路面剪切问题研究 第9篇

关键词：沥青路面,剪切问题

路面剪切问题的研究, 可以从以下几个方面考虑。

1路面剪应力分析

确定了路面结构设计指标, 并获得设计所需要的各种参数后, 就可以进行路面结构的设计, 提出初步的结构方案, 然后进行力学计算分析。力学计算分析主要的针对对象是其剪切性能。

2提出控制剪应力水平的合理的模量组合

路面结构不同的模量组合, 不同的材料参数, 其受剪特性会有较大的变化。根据力学计算结果, 提出合理的模量组合, 从而降低沥青混合料的剪切影响。

3材料的剪切研究

合理的模量组合, 是要把沥青层内的剪切响应降低。然而, 沥青混合料受温度、老化的影响, 其模量变化幅度较大, 从而造成其受力特性, 尤其是剪切应力特性有很大的变化。因此, 需要从沥青混合料材料本身的抗剪切性能出发, 进行其抗剪切性能设计。

(1) 剪切强度实验系统。

实验方案:进行沥青混合料剪切特性分析的最主要难点是抗剪切特性的测定。传统上采用三轴压缩试验测定沥青混合料的剪切特性, 至于这种试验方法到底是否适用于沥青混合料则很少有人去研究。

选择抗剪切试验方法时, 应该考虑如下几个原则: (1) 与路面结构的受力具有相似性, 试件的受力状态与路面结构的受力状态相似; (2) 试件的损坏过程能够反应该类材料强度产生的本质特点, 即能够反应损坏的机理; (3) 除能够测得抗剪强度外, 最好能够评价沥青和集料的性能; (4) 试验过程简单, 试验参数容易确定。可能用来作为抗剪试验方法考虑的有三轴试验和直接剪切试验, 以及课题组提出的单轴贯入试验, 或称简单贯入试验。

在三轴试验中, 试件的应力分布与实际路面不同, 而且更困难的是无法确定侧压力 (围压) 的大小。在路面结构中, 材料之所以具有抗剪切能力, 是因为具有沥青的粘结力、集料之间的嵌锁力和外围材料的侧向约束力, 产生的侧向力大小因沥青混合料的性能不同而不同, 因荷载的大小而不同, 因此试验中如何施加侧向力比较困难。

实际上, 剪切应力是复杂应力状态的简洁表达方式。试验中人为地施加了围压, 实际上抵消了沥青的作用, 试验结果无法评价沥青的作用, 试件的损坏过程也无法反映沥青混合料的强度机理。

另一方面, 三轴试验的试验过程复杂, 难以使用。直接剪切试验的受力状况与路面结构的受力状况也不一致, 比较适应于具有明确滑动面结构的抗剪切特性的测量, 同样, 正压力的大小也是难以确定的试验参数。单轴贯入试验能够较好地满足上面提到的4个原则。首先, 在单轴贯入试验中, 试件内产生的剪切应力分布与实际路面在车轮荷载作用下产生的剪应力分布相似, 甚至可以重合。其次, 由于压头直径大大小于试件的直径, 在加载过程中周边的材料将形成对压头下圆柱体的侧向约束, 试件的破坏意味着约束的破坏, 这反映了沥青混合料抗剪强度的形成机理。再次, 侧向约束的大小与沥青的性能和混合料的性能密切相关。实际上, 贯入压力不同, 所受到的侧向约束也不同;在这个过程中, 竖向压力是主动的, 侧向压力是被动的, 侧向约束的大小与竖向压力有关。这个过程与实际路面相同, 可以评价沥青的作用和集料的作用。最后, 试验十分简单。

与三轴试验相比, 贯入试验可以直接测出的是路面结构中沥青混合料的抗剪强度, 而三轴试验则只能通过测量c, Φ间接得出抗煎强度。

(2) 试验参数的确定。

可以把该问题划分成如下几个方面。

(1) 试件大小的确定。从方便试件制备的角度考虑采用圆柱体试件, 需要确定试件采用多大的直径和高度, 其径高比为多少。

(2) 压头大小的确定。对于单轴贯入试验, 其贯入压头是关键部件之一。采用多大的压头合适呢?根据以往试验的经验, 初步拟定出三种压头尺寸, 直径分别为19mm、28.5 mm以及38mm。拟定的依据是分别为磨耗层常用沥青混合料最大公称粒径的1.5、3和4倍。

用r/R来表示压头和试件直径的比值, r为压头的直径, R为试件的直径。r/R的比值越小, 越能模拟荷载作用在路面上的实际情况。如果试件直径太大, 试件成型比较困难。因此, 采用多大的r/R值, 应该首先采用力学分析加以比较, 确定出初步的合理比值, 然后通过下一步的试验进行验证。

据此, 可以将路面模型图简化为一定尺寸的圆柱体, 其上施加一定荷载。当r/R比值足够小时, 其受力状态应与路面的受力完全一致。因此, 采用单轴贯入试验方法评价沥青混合料的抗剪强度是合理的, 一方面其受力模式与路面一致, 另一方面其试验方法易操作, 设备简单, 适合工程应用。

为了进一步了解简化模型的受力情况, 我们进行了三维受力分析, 并分别给出了沿深度和水平方向的应力分布图。在进行分析时, 采用的试件尺寸为DH=100mm1 0 0 m m、DH=1 0 0 m m6 3.5 m m、DH=100mm150mm (D、H分别为试件直径、高度) ;压头采用钢制压头, 其尺寸为直径19、28.5和38mm, 高度为20mm。分析表明, 对于直径高度=150100mm的试件, 其最大剪应力在压头为28.5mm和试件尺寸为100100mm时相差不到1%。但是, 从试验成型试件的方便性来看, 选用100100mm的试件应该是最为合适的。根据轮胎实测接地压力的有限元计算结果, 在60℃时的半刚性基层道路中的剪应力平均值为0.236Mpa, 与压头为28.5在试件尺寸为100100mm时的应力计算值0.237Mpa十分接近。所以建议采用压头直径为28.5mm, 试件尺寸为100100mm。

试验温度采用60℃, 加载速率为1mm/s。

(3) 试验数据的处理。

试件的加载至破坏过程可以分成几个阶段, 即压密阶段、线性变形阶段、破坏阶段和彻底破坏阶段。将破坏阶段的贯入应力定义为贯入强度。

(4) 沥青混合料C、Ф值的测试和计算。

采用单轴贯入试验虽然可以测出沥青混合料的抗剪强度, 但无法得出混合料的内聚力C和内摩擦角Ф。就抗剪强度计算而言, C、Φ值已没有什么意义, 但这里希望通过φ值的测定, 达到评价集料表面纹理特性、控制集料质量的目的;而集料表面纹理是目前无法定量的重要指标。为此, 将目前的贯入试验理解为特定围压的三轴试验, 由此可以得出一个破坏时的莫尔圆;补充一个相同试件规格的无侧限单轴压缩试验可以将其理解为围压为“零的三轴试验, 由此可以得出另一个破坏时的莫尔圆, 这样, 可以计算出内聚力 (C) 和内摩擦角 (Ф) 。

井然有序 用好增强版剪切板 第10篇

剪贴板的快速增强

对于很多用户来说复制粘贴都是在本地系统操作的，所以最早出现的剪贴板增强工具也只能在本地系统使用，而Ditto、CLCL、ClipX等这几款软件就是它们中的佼佼者。由于这类软件的主要功能都非常相似，所以今天我们就用CLCL来进行操作。首先下载CLCL这款软件的汉化版，下载完成以后进行解压，运行其中的可执行文件就可以了（下载地址：http：//www.appwan.net/？p=8729）。这时可以在系统托盘里面看到一个曲别针一样的图标，这样就表明CLCL已经成功地接管系统的剪贴板功能。

现在我们只需要像平时一样进行复制操作即可，无论是复制文本内容还是文件信息都一样。当我们要想查看CLCL剪贴板里面的内容时，只需要按下快捷键 Alt+C，就可以调出软件的剪贴列表菜单进行查看。这时我们可以看到每一条剪贴板信息前面都有一个编号，点击这个编号就可以快速地将该内容粘贴到指定的地方（图1）。如果用户对快捷键不熟悉或者不喜欢的话，也可以通过鼠标在系统托盘的软件图标上点击左键，在弹出的菜单点击相应的剪贴板信息也可以起到同样的效果。

有效管理提高效率

对于剪贴板里面的信息内容，有的只是临时使用，有的则可能长期使用，所以就需要对剪贴板里面的内容进行定时的管理操作，从而避免过时信息对用户使用所造成的一种干扰。现在在系统托盘的软件图标上点击鼠标右键，这时就会弹出一个CLCL软件的管理窗口。在左侧列表中的“历史记录”里面，就可以看到所有的剪贴板信息。选中一个剪贴板信息后，在右侧窗口里面就可以看到它的所有内容，在这里我们就可以对它进行修改操作（图2）。当然通过工具栏中的命令，还可以对剪贴板信息进行上下移动或者删除操作。

很多用户可能都会经常调用电话号码、地址信息等内容，为了避免这些信息淹没在茫茫的剪贴板信息里面，我们完全可以将这些信息添加到软件的“模板”里面。首先在CLCL软件管理窗口的左侧列表中找到“模板”这项，点击鼠标右键后选择“新建项目”命令。由于地址信息等都属于文本内容，所以接着在弹出对话框的“添加格式”列表中选择“TEXT”命令（图3），然后在窗口右侧输入地址信息等内容即可。设置完成以后在这个地址信息上点击鼠标右键，选择“设置热键”按钮后设定一个快捷键命令（图4）。以后点击这个快捷键就可以快速地粘贴该地址信息，当然通过鼠标在剪贴板菜单里面点击也可以。

剪贴板内容云同步

想必很多人都听过那个老掉牙的笑话：“是这样的王总，你在家里电脑复制，然后跑到办公室里粘贴是不行的，不，多贵的电脑都不行”。不过这样的问题现在已经不是问题了，因为随着剪切板云同步功能的流行，王总的愿望其实早就可以实现了。如果用户经常在电脑和手机之间同步剪贴板的话，肯定知道国外的Pushbullet、Pasteasy等应用。不过如果是在电脑之间同步剪贴板的话，那么可以试一试一款名为“快贴”的国产同类产品。

首先我们登录“快贴”的官方网站（http：//clipber.com/），下载最新的Windows客户端进行安装。由于剪贴板的信息内容需要同步，所以首先点击系统托盘中的“快贴”图标，在弹出的菜单里面点击“登录/注册”按钮，接着根据向导注册一个账户进行使用即可（图5）。“快贴”的使用和我们前面介绍的差不多，用户只需要将需要的信息不停地进行复制，这样“快贴”就会自动地在系统后台将内容存储下来。不过经过测试以后发现，当剪贴板信息过大的时候，软件就无法进行内容的存储操作。当我们点击“快贴”系统托盘图标的时候，在弹出的菜单里面就可以看到存储的内容（图6）。“快贴”通过不同的图标将文本、图片和文件进行了区分，当用户需要调用某个存储信息的时候，只需要在菜单里面找到该选项后点击“复制并粘贴”命令即可。

防剪贴板泄露隐私

由于“快贴”最大的特点就是进行剪贴板的同步，但是稍有不慎就可能会造成用户个人信息的泄露。之前就有媒体报道过，有人利用手机系统的短信同步功能，窃取了用户银行卡里面的大量现金。为了避免类似情况的发生，“快贴”在电脑版上设置了一个非常贴心的功能，即对某些敏感关键词的信息内容不进行同步，这样就可以防止密码、银行卡号等重要数据被同步到服务器里面。

2#飞剪剪切方式的改进 第11篇

宣龙高速线材有限责任公司第二高速线材厂主要生产Φ5.5～16 mm的光面螺纹盘条, 年设计能力35万t, 2006年9月建成, 目前精轧机出口速度为90 m/s, 年产达到62万t。整条生产线全部是国产设备, 粗轧、中轧和预精轧由18台直流电动机驱动国产轧机, 精轧机为1台交流同步机驱动10架国产轧机;辅助设备有3台飞剪、碎断剪、夹送辊和吐丝机, 全部由直流电动机驱动。其中 2#飞剪处于第12架轧机之后、第13架轧机之前 (如图1所示) , 是热连轧生产线的关键设备之一, 主要承担切头、切尾和事故碎断等功能, 其工作稳定性及剪切精度将直接影响整条高速线材的生产, 并对产品质量和成材率产生很大影响[1]。随着生产节奏的加快, 以及不断地全线提速, 2#飞剪出现了切尾不稳定、二次反爬等问题, 经常造成堆钢, 尤其在轧制大规格产品时问题更加突出。这

1 原控制系统及剪切方式

2#飞剪的控制系统主要由三部分组成, 即PLC控制系统、传动控制系统以及现场执行设备[2]。

PLC系统采用西门子S7-400系列控制器, 主要是把一些工艺参数、操作按钮信号及人机接口数据传送给传动装置, 它与传动系统通过DP网交换数据。

传动控制系统由西门子6RA70装置配以工艺模板T400构成, 所有飞剪的剪切和碎断都由工艺模板完成。对2#飞剪的控制设有一个从10#热金属检测器到飞剪的检测回路, 主要由安装在上游机架 (12机架) 的码盘、10#热金属检测器及T400的高速计数器组成[3,4]。

2#飞剪为启/停工作制回转剪, 飞剪上下两刀杆各装一把刀, 两把刀相距180°。刀的宽度不同, 一把为宽刀 (靠近机架) , 用于切头、切尾及事故碎断;另一把为窄刀 (远离机架) , 用于事故碎断。这种剪刃布置的飞剪, 其优点是电控系统相对较简单, 每次剪切只有切头刀或切尾刀一对刀剪切一次, 即使控制精度不高也不会因控制原因造成生产或设备事故。缺点是由于剪刃的加减速行程短 (小于180°, 一般150°左右) , 一般要求采用大过载倍数、低惯量的特殊电动机, 因此电动机往往需要进口, 造成电控系统造价较高[5]。

切头和切尾动作过程一样, 现以切头为例说明。切头信号来源于飞剪前方的10#热金属检测器, 飞剪的动作过程如图2所示。刀片 (宽刀片) 起始位置为70° (0位) , 刀片从起动位置开始以恒加速度运行到剪切速度 (从图示看为逆时针) , 刀片转到342°时, 加速过程结束。刀片在此位置咬住轧件, 刀片在22°时开始脱离轧件并制动, 制动允许的最大范围为290°位置。制动结束后, 刀片慢速返回 (顺时针) 到70°起动位置等待下次剪切, 至此剪切过程全部结束。在事故碎断时, 飞剪连续运转, 同时前导槽动作, 宽窄剪刃都工作, 碎断命令取消时, 飞剪运转到剪切位后制动再返回到零位停止, 前导槽回到正常位。

2 原系统存在的问题

主轧线全面提速后, 尤其在轧制大规格线材时, 第12机架出口速度较快 (3.4～4.1 m/s) , 2#飞剪暴露出二次反爬和切尾不稳定两个问题, 极大地影响了生产, 仅2007年6月生产报表统计就表明, 2#飞剪造成堆钢4次, 影响时间达31 min, 产生了5支废钢, 严重地影响了各项生产指标的完成。

2.1 飞剪反爬

为了提高生产效率, 加快了过钢节奏, 钢间距越来越短, 由于2#飞剪动作周期在2 s以上, 这样带来的结果是只要钢间距在第12机架小于2.2 s, 则上根钢在切完尾后, 反爬还没有停稳的情况下, 下一根钢头已经到来, 这时飞剪正向运转, 正常切头, 剪切完毕, 飞剪反爬, 由于上次在切尾时没有反爬到位, 飞剪要反爬两周, 才能检测到二次过零。但是, 宽窄剪刃的结构不允许反爬两周, 结果剪刃卡钢, 造成堆钢事故的发生。

2.2 切尾不稳定

2#飞剪切尾很不稳定, 尤其在轧制大规格线材时。下面以轧制Φ8 mm时精轧机出口速度为75 m/s、第12机架出口速度为4 m/s为例说明。原设计设定飞剪切尾长度为300 mm, 而实际切尾长度有时长达1 m, 短则几十mm, 甚至切不着尾现象经常发生。原来我们想用10#热金属检测器检测钢尾信号, 但由于10#热金属检测器与2#飞剪距离较近, 飞剪启动时间已超过所需时间, 所以2#飞剪无法剪切到尾部, 而10#热金属检测器又无法再往12架方向移动。这样被迫采用12架有钢电流信号, 而有钢信号为模拟信号, 很难把握准确的尾部, 所以造成忽长忽短。我们在12架前装设9#热金属检测器 (见图1) 作为尾部信号, 但同样没有解决问题。切尾的不稳定, 经常造成工艺堆钢。尾部切的太短满足不了工艺要求会造成堆钢, 有时会造成剪不断, 掉不到料斗中而带入下一架导槽中, 使下一根钢过不去;太长则掉不下去, 同样使下一根钢过不去。

3 改造方案

针对这两个严重的问题, 我们对2#飞剪剪切进行了改造, 主要是缩短了2#飞剪一次剪切动作的时间, 即从起动到剪切的时间。

3.1 改造方案的提出

通过Simovis软件, 我们实测了改造前飞剪剪切波形, 如图3所示, 该图为在轧制Φ6.5 mm线材时, 精轧机出口速度88 m/s时的实测切头曲线, 飞剪运行速度超前第12机架的20%。从图3中我们可以看出各种运行状态。

飞剪起动:在t1～t2之间为飞剪起动时间, 飞剪按设定斜坡上升斜率起动, 在达到设定速度时, 速度有些超调, 在t2时已基本恢复正常, 在起动时, 传动电流较高, 可达到设定值的80%。

飞剪匀速运行:起动后飞剪有一段匀速运行段即t2～t3段。

飞剪剪切运行:在t3～t4之间为飞剪剪切段, 为力矩剪切, 剪切时有一部分速降, 运转电流稍有上升。

飞剪逆变:在飞剪剪切完成以后, 到剪切位时, 速度给定变负, 反桥打开, 电动机开始制动, 速度在t6时变负, 逆变电流较大。

飞剪反爬:飞剪在t6～t7 段反爬, 此时电动机运行比较平稳, 反爬速度低, 到t7时飞剪停止, 在停止位时, 电流较大。

1速度给定曲线;2实际速度曲线;3实际电流曲线

从图3可看出, 有两个时间可作为解决问题的要素:飞剪起动运转180°的时间和反爬找0位的时间, 这两个时间可以缩短。仍以轧制Φ8 mm时精轧机出口速度75 m/s为例, 飞剪从接收到PLC速度给定, 到达到设定速度的时间为180 ms, 而飞剪宽剪刃从250°起, 到342°时完全可以达到设定速度。根据飞剪的制动距离, 我们同时计算出了飞剪到达180°时, 可达到慢速, 这样理论上计算出飞剪动作一个周期为1.2 s。由于飞剪从起动到剪切运行时间较短, 因此可以利用10#热金属检测器的信号切尾, 理论上计算出飞剪最大切尾长达2 m。飞剪剪切两根钢的钢距可提到1.1 s, 而飞剪不会误动作。

3.2 改造后的结果

通过上面的分析, 我们采取改变飞剪剪切方式的方案, 如图4所示, 我们使宽剪刃停在250°位置上 (0位) 开始起动剪切, 到达342°时开始咬住轧件剪切, 到22°时剪切完毕 (剪切位) , 开始制动, 最大允许制动角度到180°, 到180°时开始慢速转到起始位 (0位) 。

通过理论上的分析、计算, 我们进行了空试和热试。空试时, 我们又从斜坡函数、电流环、速度环等方面对传动参数进行了重新设定, 使系统达到最佳工作状态。热试非常成功, 切尾问题完全解决。改造后的飞剪剪切动作如图5所示, 飞剪从开始起动到完全停止的实际运行时间为1.1 s, 比改造前的2.2 s缩短了近一半。

1速度给定曲线;2实际速度曲线;3实际电流曲线

4 结束语

改造以后, 经过半年的运行, 2#飞剪切头、切尾非常稳定, 且电控、机械方面运转正常, 没有因此出现过工艺堆钢和故障停机, 很大程度上提高了作业率, 经济效益非常显著。这次改造是我们的一个大胆尝试, 为宣龙公司高产高效作出了贡献, 同时也为解决其他系统存在的问题提供了一个新的思路。

摘要：宣龙高速线材有限责任公司第二高速线材厂的2#飞剪, 随着生产节奏的加快和不断提速, 频繁出现切尾不稳定、二次反爬等问题。针对这一问题, 对飞剪的控制系统和剪切方式进行了改进, 改变了飞剪工作的初始位置, 从而缩短了飞剪一次剪切动作的时间, 满足了节奏加快和提速的要求, 同时还相应地调整了传动系统的参数。投入实际生产后, 该飞剪切头、切尾稳定, 大大减少了事故率, 经济效益显著。

关键词：飞剪,控制,剪切

参考文献

[1]杨天贵, 许劼.武钢三热轧1 580 mm热连轧机飞剪控制模型[J].冶金自动化, 2009, 33 (3) :25-28.YANG Tian-gui, XU Jie.Flying shears control model for1 580 mm hot strip mill in the Third Hot Rolling Plant ofWISCO[J].Metallurgical Industry Automation, 2009, 33 (3) :25-28.

[2]赵恒.小型连轧3#飞剪控制系统[J].电工技术, 2005 (12) :50-51.ZHAO Heng.Mini continuous casting 3#flying shear con-trol system[J].Electric Engineering, 2005 (12) :50-51.

[3]金锡华, 何婕, 顾宝林.西门子公司工艺组件T400在薄板飞剪控制中的应用[J].电气制造, 2007 (2) :40-41.

[4]梁彪, 潘铁胜, 但春和.一种简单实用的高速线材飞剪控制方式[J].冶金自动化, 2001, 25 (6) :14.