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基于能量耗散的Q460焊接接头疲劳强度评估 被引量:9
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作者 魏巍 孙屹博 +2 位作者 杨光 孙杨 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期49-55,I0003,共8页
传统基于温度数据的疲劳强度预测方法,无法揭示疲劳过程背后的不可逆能量耗散机理.针对Q460焊接接头疲劳强度,提出一种新的基于不同载荷等级下能量耗散斜率转折的疲劳强度预测方法,即最大斜率法.采用红外热像仪测得的试件表面实时热像数... 传统基于温度数据的疲劳强度预测方法,无法揭示疲劳过程背后的不可逆能量耗散机理.针对Q460焊接接头疲劳强度,提出一种新的基于不同载荷等级下能量耗散斜率转折的疲劳强度预测方法,即最大斜率法.采用红外热像仪测得的试件表面实时热像数据,建立高周疲劳过程能量耗散模型,并计算不同载荷等级下的Q460焊接接头能量耗散值.借助不同载荷等级下的能量耗散随载荷等级增加时其值存在转折点这一理论,将能量耗散作为疲劳强度的预测参量,实现其疲劳强度的快速预测.为验证模型的准确性,将由最大斜率法得出的疲劳强度估计值分别与传统双线法和升降法的计算值进行对比.结果表明,由最大斜率法得到的疲劳强度预测值与通过双线法和升降法得到的预测值较为接近,误差分别为0.04%和7.40%,能够为焊接接头疲劳强度预测提供一定的参考. 展开更多
关键词 最大斜率法 Q460焊接接头 能量耗散 疲劳强度
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基于信息熵的铝合金焊接接头疲劳寿命分析方法 被引量:7
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作者 刘亚良 孙屹博 +1 位作者 邹丽 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期67-72,共6页
建立了基于信息熵的铝合金焊接接头疲劳数据分析模型,通过对比分析各决策属性的信息分熵,研究了应力集中、板厚与载荷类型等因素对焊接结构疲劳破坏的定量贡献.结果表明,三种应力类型疲劳数据分布的信息总熵分别为0.997 7,0.910 0和0.81... 建立了基于信息熵的铝合金焊接接头疲劳数据分析模型,通过对比分析各决策属性的信息分熵,研究了应力集中、板厚与载荷类型等因素对焊接结构疲劳破坏的定量贡献.结果表明,三种应力类型疲劳数据分布的信息总熵分别为0.997 7,0.910 0和0.817 9,基于权重信息熵的降低的总趋势与S-N曲线标准偏差越来越小的情况存在一致性.对于基于结构应力的疲劳数据分布,膜应力集中系数(SCF_m)基于权重的信息分熵为0.6754,对于结构应力疲劳数据分布起主要作用;对于等效结构应力,应力比的基于权重的信息分熵为0.622 3,说明应力比对于等效结构应力疲劳数据分布起重要作用. 展开更多
关键词 信息熵 焊接 疲劳寿命 等效结构应力
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基于信息增益率的点焊接头疲劳性能影响因素分析 被引量:3
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作者 杨鑫华 贾昕 +1 位作者 朱平 李赫 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期73-78,I0005,I0006,共8页
针对利用信息熵评价焊接疲劳性能影响因素所存在的问题,引入信息增益率的概念,建立了碳钢与不锈钢电阻点焊接头疲劳性能影响因素分析模型,对各因素的信息熵和信息熵占比以及信息增益率等进行分析,以研究各因素对焊接疲劳性能的影响程度... 针对利用信息熵评价焊接疲劳性能影响因素所存在的问题,引入信息增益率的概念,建立了碳钢与不锈钢电阻点焊接头疲劳性能影响因素分析模型,对各因素的信息熵和信息熵占比以及信息增益率等进行分析,以研究各因素对焊接疲劳性能的影响程度.结果表明,板厚与焊接时间的信息熵以及信息熵占比最大,不确定性最高,电极直径与电极力刚好相反,各因素的信息熵差异较大导致对信息增益有很大影响.电极直径与电极力的信息增益率为59.34%,对疲劳性能的影响最大;板宽的信息增益率为38.89%,对疲劳性能的影响最小;板厚与焊接时间的信息增益率为52.33%,对疲劳性能的影响仅次于电极直径与电极力. 展开更多
关键词 点焊接头 疲劳 影响因素 信息增益率
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基于红外热像法的SUS301L-Q235B异种材料点焊接头疲劳强度快速评定 被引量:5
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作者 孙杨 刘亚良 +2 位作者 李赫 杨鑫华 许鸿吉 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期61-66,I0004,共7页
借助高性能红外热像仪对SUS301L-Q235B异种材料点焊接头的SUS301L不锈钢侧熔核及塑性环表面局部热点进行监测,建立了异种材料点焊接头温升斜率与疲劳极限间的定量关系,提出了一种基于温升斜率转折点预测异种材料点焊接头疲劳极限的方法... 借助高性能红外热像仪对SUS301L-Q235B异种材料点焊接头的SUS301L不锈钢侧熔核及塑性环表面局部热点进行监测,建立了异种材料点焊接头温升斜率与疲劳极限间的定量关系,提出了一种基于温升斜率转折点预测异种材料点焊接头疲劳极限的方法.结果表明,SUS301L-Q235B异种材料点焊接头向Q235B侧发生了较严重的熔核偏移,导致不锈钢侧承载能力降低;点焊接头在高频循环剪切拉伸作用下,SUS301L不锈钢侧熔核及塑性环表面热点表现出“4个阶段”的温度演化特征;利用红外热像法预测的疲劳极限为5.569 kN,采用传统阶梯法试验获得的疲劳极限为5.875 kN,预测值与试验值之间的误差为5.21%,具有较高的一致性.所提出的疲劳极限快速预测方法能够克服传统疲劳试验方法的局限性,实现异种材料点焊接头疲劳极限的非接触、非破坏快速预测,具有重要的工程意义和科研价值. 展开更多
关键词 红外热像法 异种材料 条件疲劳强度 快速评定 点焊
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基于SSTFT与KSVD的异种材料FSW在线监测
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作者 龙海威 张佳莹 +3 位作者 刘锐 孙屹博 魏晓 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期77-84,共8页
异种材料轻量化结构是航空航天、铁路、汽车等领域的关键技术和研究热点之一,搅拌摩擦焊(FSW)是连接异种材料的有效方法,由于异种材料物理和化学性质的不同,容易在焊接过程中产生缺陷.针对铝合金与碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)搅拌摩擦... 异种材料轻量化结构是航空航天、铁路、汽车等领域的关键技术和研究热点之一,搅拌摩擦焊(FSW)是连接异种材料的有效方法,由于异种材料物理和化学性质的不同,容易在焊接过程中产生缺陷.针对铝合金与碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)搅拌摩擦焊(FSW)缺陷监测提出了基于同步压缩短时傅立叶变换与K-奇异值分解(SSTFT-KSVD)在线监测方法.使用声发射(AE)信号实时监测FSW状态,利用同步压缩短时傅立叶变换(SSTFT)提取时频域特征,最后通过K-奇异值分解(KSVD)模型对焊接状态与焊接缺陷进行了分类.结果表明,AE信号频率成分集中在10 kHz,17 kHz,23 kHz和25 kHz 4个频段,熔核塌陷和表面擦伤缺陷发生时,23 kHz频段的功率分别转移到10 kHz,而表面擦伤发生时,25 kHz频段的功率转移到17 kHz.在缺陷预测方面,KSVD预测模型的平均准确率达到90%,响应时间达到10 ms量级,比神经网络快100倍.基于SSTFT-KSVD在线监测方法可以实现对Al-CFRTP异种材料的FSW快速监测. 展开更多
关键词 异种材料搅拌摩擦焊 声发射信号 同步压缩短时傅立叶变换 K-奇异值分解 在线监测
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基于能量耗散的激光焊对接接头高周疲劳性能快速评估 被引量:5
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作者 魏巍 张运通 +2 位作者 刘柯 贾昕 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期48-53,I0003,共7页
基于红外热像法获得对接接头疲劳自热温升数据,建立激光焊对接接头能量耗散疲劳评估模型.借助能量耗散模型,对Q310NQL2-Q345NQR2激光焊接头高周疲劳过程的疲劳性能进行了研究.结果表明,随着应力幅值的增加,Q310NQL2-Q345NQR2激光焊接头... 基于红外热像法获得对接接头疲劳自热温升数据,建立激光焊对接接头能量耗散疲劳评估模型.借助能量耗散模型,对Q310NQL2-Q345NQR2激光焊接头高周疲劳过程的疲劳性能进行了研究.结果表明,随着应力幅值的增加,Q310NQL2-Q345NQR2激光焊接头的能量耗散随之增加,并在疲劳极限附近出现了拐点.结合RVE(representative volume element)模型分析,该拐点正是材料内部从单一的可逆微结构运动到同时包括可逆和不可逆的微结构运动的转折点.其中不可逆微结构运动相应于引起材料损伤的非弹性耗散,当损伤累积到一定程度,其相应的非弹性能量耗散也存在阀值.以此阀值作为疲劳寿命预测参量,建立高周疲劳激光焊对接接头疲劳寿命预测模型,实现S-N曲线的快速预测. 展开更多
关键词 激光焊对接接头 能量耗散 疲劳极限 S-N曲线
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基于改进条件邻域熵的接头疲劳寿命影响因素分析 被引量:1
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作者 邹丽 任思远 +1 位作者 杨光 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期43-50,I0003,I0004,共10页
引入监督策略对粒化条件邻域熵进行改进,提出基于监督粒化的条件邻域熵属性约简算法.在4个公开的数据集上对算法性能进行了试验.结果表明,所提出的算法具有较高的约简率和分类准确率.建立了基于该算法的铝合金焊接接头疲劳寿命影响因素... 引入监督策略对粒化条件邻域熵进行改进,提出基于监督粒化的条件邻域熵属性约简算法.在4个公开的数据集上对算法性能进行了试验.结果表明,所提出的算法具有较高的约简率和分类准确率.建立了基于该算法的铝合金焊接接头疲劳寿命影响因素分析模型,并基于互信息理论分析了焊接接头疲劳寿命各影响因素之间的耦合关系.分析结果表明,应力集中系数受接头类型与焊接方法影响最大,受焊脚长度影响最小,说明在计算应力集中系数时接头类型与焊接方法的影响需要重点考虑;等效结构应力范围对于接头疲劳寿命影响的权重为0.461 2,名义应力范围的权重为0.347 3,说明经过应力修正之后,等效结构应力范围相较于名义应力范围对接头疲劳寿命影响的权重值增加,因而能更准确的预测接头的疲劳寿命. 展开更多
关键词 条件邻域熵 焊接接头 疲劳寿命 影响因素
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基于声发射多特征融合的搅拌摩擦焊缺陷监测 被引量:3
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作者 孙屹博 龙海威 +1 位作者 邹丽 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期96-101,I0008,I0009,共8页
搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)是一个多物理场耦合过程,焊接过程中声发射信号与焊接缺陷具有关联性.基于声发射检测与多特征融合研究FSW缺陷监测方法,实时检测固态介质中的声发射信号,利用短时傅里叶变换、小波变换、梅尔频谱... 搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)是一个多物理场耦合过程,焊接过程中声发射信号与焊接缺陷具有关联性.基于声发射检测与多特征融合研究FSW缺陷监测方法,实时检测固态介质中的声发射信号,利用短时傅里叶变换、小波变换、梅尔频谱对声发射信号进行分析,确定焊接缺陷与声发射信号之间的相关性,最后通过concat融合方法构建多特征向量.结果表明,FSW在预制缺陷处具有不同的声发射信号特征.短时傅里叶、小波变换的主要频段集中在20 kHz,出现缺陷时功率分别达到-40,0.8 dB以上,梅尔频谱的主要频段集中在3.5 kHz出现缺陷时功率达到-40 dB以上.应用多层神经网络分别建立基于单特征、多特征向量的焊接缺陷识别模型,多特征向量的焊接缺陷识别模型在数据集中的平均识别率达到97%,比基于单一特征缺陷识别模型提高18%.研究的多特征缺陷识别模型能更准确地对焊接状态进行识别与监测. 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 声发射信号 多特征融合 缺陷识别
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一种基于能量耗散的对接接头疲劳寿命快速预测模型 被引量:2
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作者 魏巍 孙杨 +3 位作者 赵兴明 陈明华 邹丽 杨鑫华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期91-97,I0008,共8页
通过引入ISV(internal state variable)本构模型中的α和β变量,建立了一种与对接接头高周疲劳滞弹性和非弹性行为相关的能量耗散模型,并定义了两个特征应力幅,即标志着可恢复滞弹性和不可恢复非弹性行为开始形成的关键应力幅σ_(c0)和... 通过引入ISV(internal state variable)本构模型中的α和β变量,建立了一种与对接接头高周疲劳滞弹性和非弹性行为相关的能量耗散模型,并定义了两个特征应力幅,即标志着可恢复滞弹性和不可恢复非弹性行为开始形成的关键应力幅σ_(c0)和σc1(疲劳极限);借助该能量耗散模型,研究了不同应力幅下的对接接头能量耗散响应情况,发现能量耗散在疲劳极限附近呈现从线性响应到非线性响应的过渡;在此基础上,考虑到当应力幅高于疲劳极限时,全寿命周期的能量耗散存在临界值,结合与损伤相关的非弹性耗散,研发了一种基于损伤累积的疲劳寿命预测模型,并对接头的疲劳寿命进行了快速预测.结果表明,经预测数据和试验数据拟合的中值S-N曲线一致程度较好,从而证明了模型可用于实现对接接头的疲劳寿命快速、精确预测. 展开更多
关键词 ISV模型 能量耗散 疲劳寿命 S-N曲线
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型材结构搅拌摩擦焊全热力耦合仿真分析 被引量:3
10
作者 韩锐 刘其鹏 +2 位作者 高月华 潘杨 杨鑫华 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期293-299,共7页
基于DEFORM-3D软件建立三维全热力耦合有限元模型,对轨道车辆中典型的型材结构搅拌摩擦焊接过程进行仿真研究。分析了型材搅拌摩擦焊接过程中型材的温度场分布和材料变形情况,同时采用点追踪的方法研究前进侧和返回侧相应位置材料的流... 基于DEFORM-3D软件建立三维全热力耦合有限元模型,对轨道车辆中典型的型材结构搅拌摩擦焊接过程进行仿真研究。分析了型材搅拌摩擦焊接过程中型材的温度场分布和材料变形情况,同时采用点追踪的方法研究前进侧和返回侧相应位置材料的流动特征,进一步讨论了搅拌头转速、焊速以及下压量变化对焊接温度和等效应变的影响。研究结果表明:温度场分布和等效应变分布与型材接头的结构特征相关;前进侧和返回侧材料变形和流动差异显著;焊接温度和等效应变随转速升高而升高,随焊速升高而降低;焊接温度随下压量增大而升高,等效应变对下压量变化不敏感。 展开更多
关键词 型材搅拌摩擦焊 全热力耦合模型 温度场 材料变形与流动
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铁路机车散热风扇气动特性仿真与试验验证 被引量:5
11
作者 王福山 王锡勇 +1 位作者 张照程 杨鑫华 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第3期86-91,共6页
以铁路车辆某型号散热器冷却风扇为研究对象,按照GB/T 1236—2000建立试验风道流场模型,利用Fluent完成了散热风扇气动特性的仿真分析;根据标准进行相同条件下的气动性能物理试验,并对各项气动特性指标进行了测定;分别提取仿真与试验结... 以铁路车辆某型号散热器冷却风扇为研究对象,按照GB/T 1236—2000建立试验风道流场模型,利用Fluent完成了散热风扇气动特性的仿真分析;根据标准进行相同条件下的气动性能物理试验,并对各项气动特性指标进行了测定;分别提取仿真与试验结果数据,并将结果进行对比。结果表明:在合适的网格密度条件下,仿真结果与试验结果具有较高的吻合性,验证了仿真模型的实用性和可靠性,为冷却风扇的优化设计与可靠性分析奠定了基础。 展开更多
关键词 冷却风扇 气动特性 仿真
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基于热-机耦合方法的列车侧墙火焰矫形工艺分析
12
作者 贾昕 朱平 杨鑫华 《热加工工艺》 北大核心 2022年第9期90-94,共5页
为了研究工艺参数对火焰矫形效果的影响,通过试验对2.5 mm厚的列车侧墙典型模块点状加热矫形进行了方案设计,设计了不同加热温度、加热位置布局和加热顺序下的热矫形方案。基于热-机耦合的弹塑性有限元方法对各方案进行了仿真分析。通... 为了研究工艺参数对火焰矫形效果的影响,通过试验对2.5 mm厚的列车侧墙典型模块点状加热矫形进行了方案设计,设计了不同加热温度、加热位置布局和加热顺序下的热矫形方案。基于热-机耦合的弹塑性有限元方法对各方案进行了仿真分析。通过对各方案下模块结构边缘的残余应力分布状态的对比与分析,确定了各试验参数对矫形效果的影响规律。结果表明:对于所研究的侧墙典型模块,加热温度越高、加热布局越密集,矫形后侧墙边界残余应力越大,矫形效果越好;采用750℃加热密集布局旋转的加热顺序可以得到较高的边界残余应力,最高为36.31 MPa。 展开更多
关键词 火焰矫形 加热温度 加热位置布局 加热顺序
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