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薄板焊接变形中频感应矫正技术 被引量：7
1
作者 刘海华 白云龙 +2 位作者 李亮玉 陈豪杰 王力斌 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期90-96,共7页
目前针对船舶上层建筑中的薄板焊接变形矫正主要采用火焰矫正法,但此种方法效率低、操作安全性差,且难以实现自动化.为了更好地实现薄钢板焊接变形感应热矫正的自动化控制,提高矫正过程的精度,本文采用COMSOL Multiphysics仿真软件对尺... 目前针对船舶上层建筑中的薄板焊接变形矫正主要采用火焰矫正法,但此种方法效率低、操作安全性差,且难以实现自动化.为了更好地实现薄钢板焊接变形感应热矫正的自动化控制,提高矫正过程的精度,本文采用COMSOL Multiphysics仿真软件对尺寸参数为1000 mm×600 mm×6 mm的薄钢板进行多物理场非线性耦合模拟,采用数值仿真分析方法分析了感应热矫正中温度场分布及应力变形规律,探究电参数对温度场及矫正效果的影响,同时进行了船用薄钢板中频感应矫正试验.结果表明:线圈电流频率及电流强度的增加可以有效提高薄板温升速率,改善热矫正效果.综合考虑操作安全性、感应电源负载等因素,制定了薄板焊接变形感应热矫正的电参数选择方案:当电流强度为110~120 A,电流频率为7 kHz时,可以得到较好的加热与矫正效果。 展开更多
关键词 薄钢板 数值仿真 感应热矫正 电参数 温度场
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激光单目视觉焊缝起始点导引技术 被引量：4
2
作者 倪沫楠 王天琪 +1 位作者 李金钟 贾振威 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期35-40,共6页
针对弧焊机器人自动化焊接过程中初始焊接位置定位问题,本文提出了一种十字激光单目视觉的两步导引法.首先,找到成像平面上焊缝起始点坐标,以光轴中心为原点,光轴中心与该点的连线为z轴建立新的坐标系,通过求解新旧坐标系之间的旋转矩阵... 针对弧焊机器人自动化焊接过程中初始焊接位置定位问题,本文提出了一种十字激光单目视觉的两步导引法.首先,找到成像平面上焊缝起始点坐标,以光轴中心为原点,光轴中心与该点的连线为z轴建立新的坐标系,通过求解新旧坐标系之间的旋转矩阵,控制机器人调整摄像机的姿态,使目标点位于摄像机光轴;然后,结合十字激光发生器,控制机器人沿摄像机z轴逐渐向焊缝起始点靠近,直至十字激光交叉点与焊缝起始点重合,即获得焊缝起始点的三维坐标,将该坐标反馈给机器人,控制焊枪运动至焊缝起始点.试验结果表明,该方法能够在保证焊接精确度的情况下实现对焊缝起始点导引. 展开更多
关键词 焊缝起始点导引 结构光视觉 弧焊机器人 手眼标定 机器人控制
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曲面复合材料缝合机器人自动路径规划技术 被引量：2
3
作者 武永盛 王天琪 +2 位作者 李亮玉 李金钟 杜博宇 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期16-21,共6页
为提高复合材料预制件缝合机器人的灵活性与加工柔性,针对缝合机器人自动路径规划问题,研究了基于三维光栅扫描技术的曲面复合材料缝合机器人视觉接缝提取技术.针对三维扫描摄像机视场固定的特点,对摄像机进行标定实验,改进传统的手眼... 为提高复合材料预制件缝合机器人的灵活性与加工柔性,针对缝合机器人自动路径规划问题,研究了基于三维光栅扫描技术的曲面复合材料缝合机器人视觉接缝提取技术.针对三维扫描摄像机视场固定的特点,对摄像机进行标定实验,改进传统的手眼标定方法,提出一种用于求解手眼关系矩阵的四点标定新方法,建立了机器人坐标系与摄像机坐标系的位姿映射关系.经过手眼关系标定,三维光栅扫描仪采样得到的缝合预制件点云数据可转化为机器人坐标系下的点云数据坐标.进一步对采集的预制件点云数据进行接缝中心线提取,提出了一种缝合轨迹及姿态规划算法,采用三次多项式对接缝中心线进行空间曲线拟合,采用最小二乘法对缝合微切平面进行平面拟合,完成机器人操作空间前进矢量及接近矢量的计算.最后,将规划结果应用于缝合机器人的离线编程仿真与实验中.实验结果表明,该系统精度高,线迹成型良好,可以满足机器人缝合系统的要求. 展开更多
关键词 接缝提取 手眼关系 点云 路径规划 缝合机器人
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新型超环面混合励磁电机的结构及特性分析 被引量：6
4
作者 刘欣 许立忠 聂岭 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第20期5335-5343,共9页
提出一种超环面混合励磁电机,介绍该电机的结构特征和工作原理,分析其磁路耦合的特性。考虑蜗杆内定子电枢绕组与行星轮磁齿的电磁啮合关系,建立该新型电机的磁动势模型,推导电磁参数的解析表达式及动态数学模型。运用矩阵分析的方法,... 提出一种超环面混合励磁电机,介绍该电机的结构特征和工作原理,分析其磁路耦合的特性。考虑蜗杆内定子电枢绕组与行星轮磁齿的电磁啮合关系,建立该新型电机的磁动势模型,推导电磁参数的解析表达式及动态数学模型。运用矩阵分析的方法,导出该电机的特性分析模型,并对其动态特性进行仿真计算与分析。对实验样机的性能参数进行测试,实验数据与仿真结果的规律性一致,表明该文对超环面电机电磁参数分析的方法有效,并验证了在此基础上得到的电机特性仿真结果的正确性。研究结果为这种新型电机结构的优化设计和进一步的控制器设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 超环面 混合励磁电机 磁路特性 蜗杆内定子 磁动势模型
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胶原蛋白与壳聚糖可吸收缝合线成型的有限元分析与精确纺丝工艺参数控制 被引量：3
5
作者 隋修武 王硕 +1 位作者 李瑶 李琰 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期84-91,共8页
为了解决胶原蛋白与壳聚糖材料的可吸收缝合线的湿法纺丝工艺中线径和强度不均匀的难题,进行了该种材料成型的数值仿真与纺丝成型机的控制系统设计.数值仿真采用Gambit与Fluent软件,对该混合液的射流喷嘴流场进行了有限元分析,从理论上... 为了解决胶原蛋白与壳聚糖材料的可吸收缝合线的湿法纺丝工艺中线径和强度不均匀的难题,进行了该种材料成型的数值仿真与纺丝成型机的控制系统设计.数值仿真采用Gambit与Fluent软件,对该混合液的射流喷嘴流场进行了有限元分析,从理论上论证了通过控制喷丝张力来调节缝合线线径的可行性;在此基础上,在JK1601型立管式湿法纺丝机上研制了缠绕张力和线径两个关键参数的闭环控制系统,缠绕张力控制采用归一化PID控制算法实现;线径控制采用线阵CCD非接触式在线测量与改进的自适应广义预测控制算法相结合来实现.实验表明:改进后JK1601型纺丝机制作的缝合线样品符合美国药典第35版的要求,直径和抗张强度的不均匀性分别由原来的25.4%、33.2%降低到5.0%以内. 展开更多
关键词 壳聚糖与胶原蛋白 可吸收缝合线 有限元分析 线阵CCD 广义预测控制算法
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倾斜薄壁增材过程中基板的热应力数值模拟 被引量：1
6
作者 刘海华 刘希芝 李维 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期70-77,共8页
利用电弧增材制造技术加工倾斜薄壁时,循环热力效应下,熔覆层与基板结合处应力较为集中,易导致基板变形翘曲,严重影响零部件的成形。为了明确增材倾斜薄壁不同层间偏移量和不同基板厚度下基板的热应力演化,本文采用不锈钢焊丝在Q235基... 利用电弧增材制造技术加工倾斜薄壁时,循环热力效应下,熔覆层与基板结合处应力较为集中,易导致基板变形翘曲,严重影响零部件的成形。为了明确增材倾斜薄壁不同层间偏移量和不同基板厚度下基板的热应力演化,本文采用不锈钢焊丝在Q235基板上进行沉积试验,利用COMSOL建立有限元模型,分析基板横向温度梯度和等效应力的变化。结果表明,基板的横向温度梯度在熔覆层边缘达到最大值,在距离熔覆层中心超过5 mm后趋于最小值;随着层间偏移量的增大,基板的横向温度梯度最大值逐渐减小,但基板上的等效应力逐渐增大;随着基板厚度的增加,基板的横向温度梯度最大值逐渐减小,同一测量点的横向温度梯度和等效应力也随之减小。因此,在倾斜薄壁增材中,不同的层间偏移量主要影响基板上横向温度梯度的分布和熔覆层与基板结合处的等效应力,更大厚度的基板能够有效减小基板上的横向温度梯度,从而减小变形,这对于增材初期倾斜薄壁结构中基板的变形控制具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 倾斜薄壁 偏移量 基板厚度 横向温度梯度 等效应力
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窄间隙P-GMAW多信息融合侧壁熔合状态识别研究 被引量：2
7
作者 刘先淼 岳建锋 +3 位作者 黄云龙 龙新宇 刘文吉 刘海华 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期9-17,共9页
窄间隙焊缝坡口间距小且焊道较深,摆动中心与焊缝中心偏差较大时,坡口两侧侧壁受热不良,易发生未熔合缺陷。为了及时了解窄间隙侧壁熔合情况,掌握侧壁内部焊接质量,本文提出了一种基于BP神经网络和D-S证据理论的多信息融合方法,预测侧... 窄间隙焊缝坡口间距小且焊道较深,摆动中心与焊缝中心偏差较大时,坡口两侧侧壁受热不良,易发生未熔合缺陷。为了及时了解窄间隙侧壁熔合情况,掌握侧壁内部焊接质量,本文提出了一种基于BP神经网络和D-S证据理论的多信息融合方法,预测侧壁熔合状态。对窄间隙焊接未熔合缺陷产生机制进行了分析,研究发现焊接电弧信号和熔池变化与侧壁成形质量存在密切关系,为此进行了一系列偏差实验,建立了电弧电信号和电弧熔池图像信号的实时采集系统,采用批量特征提取算法,提取了与侧壁熔合状态密切关联的峰值电流、峰值电压、电弧弧长、熔池长宽比、熔池面积和熔池周长等特征参量。采用BP算法训练神经网络,在此基础上通过D-S证据理论进行决策级融合。实验结果表明,该模型识别率可达96.667%,避免了神经网络识别时的误诊,获得了比单一传感信息更好的预测结果,提高了熔合状态识别的准确度和可靠度。 展开更多
关键词 窄间隙焊缝 信息融合 侧壁熔合 BP神经网络 信息融合算法
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多层多道焊温度和热应力场对角变形影响分析 被引量：2
8
作者 成利强 王天琪 +1 位作者 李亮玉 郑佳 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期50-56,共7页
为探究Q235中厚板多层多道焊温度与热应力耦合场作用下对工件角变形的影响,利用有限元软件COMSOL对中厚板多层多道焊温度和热应力耦合场进行分析.通过建立中厚板多层多道焊温度与热应力耦合场模型,对工件不同方向温度场、热应力场的变... 为探究Q235中厚板多层多道焊温度与热应力耦合场作用下对工件角变形的影响,利用有限元软件COMSOL对中厚板多层多道焊温度和热应力耦合场进行分析.通过建立中厚板多层多道焊温度与热应力耦合场模型,对工件不同方向温度场、热应力场的变化以及工件最终角变形情况进行模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验结果进行比较验证.结果表明:仿真分析结果与焊接实验结果具有较好的重合度;温度和热应力耦合场主要作用于工件的横向和纵向,对厚度方向的角变形影响较小.这为后续多层多道焊接角变形问题的进一步研究奠定了基础. 展开更多
关键词 中厚板 多层多道焊 温度场 热应力场 角变形
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Q235与304L异种钢角焊缝GTAW电弧能量分配规律研究
9
作者 赵金涛 岳建锋 +2 位作者 谢昶 刘文吉 刘海华 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期27-34,共8页
针对Q235低碳钢与304L不锈钢的异种钢角焊缝两侧母材热物性参数的差异以及电弧热量分配不正确,导致的焊后热应力集中,易发生裂纹等焊接质量问题,本文开展了GTAW电弧能量分配规律的研究。采用多物理场软件COMSOL Multiphysics,建立了异... 针对Q235低碳钢与304L不锈钢的异种钢角焊缝两侧母材热物性参数的差异以及电弧热量分配不正确,导致的焊后热应力集中,易发生裂纹等焊接质量问题,本文开展了GTAW电弧能量分配规律的研究。采用多物理场软件COMSOL Multiphysics,建立了异种钢角焊缝直流脉冲GTAW电弧瞬态二维非对称模型,并对Q235和304L角焊缝焊接时电弧的温度场、电磁场、流场和不同焊枪角度下的电弧能量分布进行了耦合计算。解释了异种钢焊接时,由于材料导磁性能差异造成的电弧磁偏吹现象,以及焊接电流对电弧磁偏吹的影响规律,获得了不同焊枪角度条件下电弧热流密度在焊缝两侧的分布规律:在焊枪角度为10°时,焊缝两侧能量分布基本相等。利用焊枪偏转调控异种钢焊缝两侧的电弧能量输入,建立了焊缝两侧分配能量流与焊枪偏转角度的回归方程,通过焊接试验对模拟结果进行了验证,在焊枪偏转角度为10°时获得了较好的焊接质量。 展开更多
关键词 异种钢 角焊缝 电弧 GTAW 能量分配
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