Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Mahmoud Salimi
سعید ضیائی راد (استاد مشاور) محمود سلیمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Parya Aghasafari
پریا آقاصفری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Deriving Structural Equation for Mechanical Behavior of Workpiece at Elevated Temperature using the Measured Values in Hot Rolling Mills
The object of this thesis is to derive a structural equation for mechanical behavior of workpiece at elevated temperature using the measured values in hot rolling mills. In this regard two different methods were used an analytical method and an Artificial Neural Networks. In the first part of this thesis an inverse analysis technique is used to obtain a more accurate prediction for the flow stress in a steel rolling finishing mill. The inverse problem is defined as the minimization of the differences between the experimental measured values and that of the predicted ones by the presented model. The friction condition at roll/work-piece interface is derived from the Bland and Ford model. It is shown that the developed inverse analysis technique is reliable and can simultaneously determine a more accurate flow stress for the material as well as a better estimation for the interface friction factor. In this thesis as a case study and for the practical determination of the flow stress under forming condition in an industrial finishing rolling mill which is performed at real condition at elevated temperatures, the log files of an special steel grade, containing the required parameters such as the rolling speed, rolling force, rolling torque, reduction per pass on workpiece, temperature etc, were used to be utilized in predicting the flow stress of material. To investigate the validity of the present model, the percentage error in predicting the rolling force as one of the most important parameter in controlling the dimensional quality of the product is evaluated. To reduce the calculated error obtained from the analytical method, an artificial neural network model is proposed to predict the flow stress variations during the hot rolling process. In the first step, since the network can only be as accurate as the data and the networks are general and do not have any prior information about the data and since the Feed Forward Artificial Neural Networks FFA have shown good interpolation ability such a network was utilized. Preprocessing includes eliminating wrong data to make sure that the data is correct and normalization of the input and target vectors. Optimization of the proposed neural network with respect to number of neurons within the hidden layer, different training methods and decision functions of the neural network is performed. The proposed FFANN has initial structure of 4-N-1 consisting of three layers with 4 neurons at the input, N neurons in the hidden and one neuron at the output layer. For the training stage, once the network structure and input are determined, then the weights and biases are randomly initialized and FFANN can be trained. During the training process, the data set of input and output were used to adjust the network parameters so that outputs for a given input are as close as possible to the desired output. Commonly, during the training process the weights and biases of the network are iteratively adjusted to minimize the mean square error of the network error. The results of the optimal network were compared with that of the conventional analytic method and it is shown that both the mean calculated error is reduced by employing an optimal neural network by about 50%. Keywords : Flow stress, flat rolling, inverse analysis, least square regression, neural networks, modeling and analysis, optimization.
هدف این پروژه استخراج معادله ساختاری رفتار مکانیکی قطعه کار در فرآیند نورد گرم می باشد. برای این منظور از دو روش تحلیلی و شبکه عصبی برای بدست آوردن مدل رفتار مکانیکی قطعه در حین تغییر شکل استفاده گردیده است. در روش تحلیلی با استفاده از روابط ریاضی موجود بین پارامترهای تأثیرگذار بر فرآیند و با به کارگیری روش تحلیل معکوس مدل مورد بحث به صورت تابعی از کرنش، نرخ کرنش و دمای میانگین هر قفسه ارائه گردیده است. برای دستیابی به مدل دقیق تر با درصد خطای محاسباتی کمتر نسبت به روش تحلیلی از شبکه های عصبی مصنوعی پیشخور چند لایه با الگوریتم آموزش پس انتشار خطا استفاده شده است. کلیه اطلاعات لازم از خطوط نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه به صورت مجموعه داده ها، دریافت گردیده است و برنامه های کامپیوتری با استفاده از نرم افزار MATLAB برای هر دو روش استفاده شده در این پروژه، نوشته شده است. در روش تحلیلی از روش مینیمم مربعات خطا برای یافتن پارامترهای مجهول مدل پیشنهادی اولیه استفاده گردیده و برای سنجش خطای رابطه پیشنهادی ، با استفاده از خروجی های مدل ارائه شده نیروی نورد به عنوان پارامتر پایه که مقدار واقعی آن در اختیار بوده، مجدداً محاسبه گردیده و میانگین خطاهای محاسباتی به عنوان خطای مدل پیشنهادی ارائه شده است. جهت کاهش خطای مدل پیشنهاد شده با استفاده از روابط تحلیلی، از روش شبکه عصبی استفاده گردید. به همین منظور در مدلسازی با استفاده از شبکه های عصبی مدل پیشنهادی اولیه همان مدل اولیه استفاده شده در روش تحلیلی در نظر گرفته شد و کرنش، نرخ کرنش و دمای میانگین قفسه های نورد و یک ضریب ثابت به عنوان ورودی های شبکه و پارامتر تنش سیلان به عنوان خروجی شبکه منظور گردید. جهت یافتن ساختار بهینه شبکه عصبی مورد استفاده پارامترهای مربوط به توپولوژی شبکه همچون الگوریتم های آموزش شبکه، تابع محرک و تعداد نرون های لایه مخفی در بین حالت های ممکن تغییر داده شد و با بررسی خطای خروجی شبکه ، بهترین ساختار شبکه برای مسئله مورد بحث ارائه گردید. با مقایسه نتایج هر دو روش، مشاهده شد که مدل شبکه عصبی ارائه شده خطای کمتری نسبت به مدل تحلیلی ارائه می کند. بنابراین با وجود اینکه نتایج مدل تحلیلی نیز در محدوده قابل قبولی قرار داشت، اما مدل شبکه عصبی به عنوان مدل بهتری برای رفتار مکانیکی قطعه کار در فرآیند نورد گرم درنظر گرفته شد. کلمات کلیدی : تنش سیلان، نورد ورق، روش تحلیل معکوس، میانگین مربعات خطا، شبکه های عصبی، بهینه سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی