Skip to main content
SUPERVISOR
محمود سلیمی (استاد راهنما) محمدرضا فروزان (استاد راهنما) محمدرضا موحدی (استاد مشاور)
 
STUDENT
MOHAMMAD REZA NIROOMAND
محمدرضا نیرومند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1385

TITLE

Theoretical and experimental analysis of chatter in cold strip rolling
Chatter in rolling is a phenomenon that occurs unexpectedly and affects the quality of the product and the production rate of the rolling mills. It may also cause damage to the mill components and strip rupture. In this study, theoretical and experimental investigations are used to have a better understanding of the chatter phenomenon in rolling. The present investigations are divided into three major parts. The first part refers to the simulations performed. The second part is related to the practical experiments that have been conducted. The third activity is connected to the optimization of rolling process to increase the rolling speed to avoid chatter to occur. Key Words Chatter, Rolling, ALE Finite Element, Experiment, Vibration, Optimization.
چتر در نورد پدیده‌ای است که به طور ناگهانی بروز کرده و در مدت زمان کوتاهی اثرات مخرب خود را اعمال می‌کند. چتر موجب تغییرات غیرقابل قبولی در ضخامت ورق شده و در شرایط جدی‌تر موجب پارگی ورق و آسیب به دستگاه نورد می‌گردد. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روشهای نظری و عملی، شناخت جامع‌تری از پدیده چتر در نورد سرد حاصل گردد. فعالیت‌های انجام شده در این رساله را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد. بخش اول به شبیه‌سازی‌های انجام شده برمی‌گردد. در بخش دوم آزمایش‌های عملی انجام گرفته و تحلیل شده است. بخش سوم مربوط به بهینه‌سازی سرعت نورد با قید اجتناب از چتر می‌باشد. برای مطالعه چتر نیاز به مدلی است که هم دربردارنده فرآیند نورد و هم شامل سازه آن باشد. مدل‌های موجود همگی تحلیلی بوده و دارای فرضیات ساده‌کننده زیادی می‌باشند. در این تحقیق برای اولین بار تکنیک ALE در اجزاء محدود به منظور شبیه‌سازی پدیده چتر مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از مدل اجزاء محدود باعث حذف بسیاری از فرضیات ساده‌کننده فرآیند شده است. تکنیک ALE امکان ورود و خروج ماده به محیط محاسباتی را فراهم آورده و از این طریق موجب کاهش قابل ملاحظه‌ای در هزینه‌های محاسباتی نسبت به مدل‌های لاگرانژی گشته است. در این رساله چهار مدل اجزاء محدود مختلف، همگی با استفاده از تکنیک ALE، ارائه شده است. در مدلهای دوم وچهارم شرایط حاکم بر واحد نورد دو قفسه‌ای مجتمع فولاد مبارکه شبیه‌سازی شده و نتایج آن با داده‌های عملی حاصل از این واحد مقایسه شده است. تحلیل و بررسی مدلهای اجزاء محدود نشان داد که بخش الاستیک ورق که بین قفسه‌ها قرار می‌گیرد، نقش مهمی در بروز پدیده چتر دارد. بازبینی روابطی که تاکنون برای تعیین کشش‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفته است، منجر به مطرح شدن ایده جدیدی در شبیه‌سازی رفتار بین قفسه‌ای ورق گردید. این ایده متکی بر تئوری پخش امواج در محیط الاستیک می‌باشد. بررسی‌ها نشان داد که تئوری‌های قبلی برای شبیه‌سازی ارتعاشات با فرکانس کم دارای دقت کافی می‌باشد. درحالیکه تئوری پخش موج با درنظرگرفتن اثرات دینامیکی می‌تواند برای شبیه‌سازی ارتعاشات فرکانس بالا هم مورد استفاده قرار گیرد. تئوری مطرح شده در قالب یک برنامه شبیه‌سازی پیاده شده و صحت کارایی آن از طریق مقایسه با داده‌های عملی اثبات شده است. یکی از مشکلاتی که در تحقیقات مربوط به چتر وجود دارد، این است که هنوز شناخت کاملی از این پدیده وجود ندارد. بنابراین در ادامه سعی شد با انجام آزمایش‌های عملی، فهم بهتری از چتر در نورد حاصل گردد. بدین منظور علاوه بر داده‌های وسیعی که از خط نورد دوقفسه‌ای مجتمع فولاد مبارکه در دسترس بود، سه آزمایش دیگر طراحی گردید و در این واحد انجام شد. در این آزمایش‌ها با استفاده از سنسورهای شتاب‌سنجی که در محل‌های مختلف قفسه نصب گردید و همچنین به کمک میکروفون، رفتار هر دو قفسه در لحظه وقوع چتر به طور کامل تحلیل شد. بخش آخر این رساله به بهینه‌سازی فرآیند نورد در واحد نورد دوقفسه‌ای مجتمع فولاد مبارکه پرداخته است. مشکلی که در این واحد وجود دارد این است که امکان استفاده از سرعت نامی دستگاه وجود ندارد و چتر به صورت یک بازدارنده عمل می‌کند. در این واحد، نورد در سه مرحله به صورت رفت و برگشتی صورت می‌گیرد. مشکل چتر بیشتر در مراحل دوم و سوم خود را نشان می‌دهد. هدف از این بخش، تنظیم پارامترهای نورد به منظور دستیابی به سرعت‌های بالاتر بوده، به گونه‌ای که پدیده چتر هم رخ ندهد. بدین منظور بر پایه شبیه‌سازی‌هایی که انجام شده بود و با ترکیب روشهای طراحی آزمایش، شبکه عصبی، تحلیل آماری و الگوریتم ژنتیک، بهینه‌سازی انجام پذیرفت. نقاط بهینه در عمل هم مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که حدود 20 درصد افزایش سرعت در مرحله دوم و حدود 10 درصد افزایش سرعت در مرحله سوم حاصل شده است. لغات کلیدی:نورد- چتر- ارتعاشات-اجزاء محدود- آزمایش عملی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی