电阻点焊熔核形成过程的激光传感和表征

探索一种采用激光位移传感器获取电阻点焊过程电极位移信号的实现方法.选用高精度激光位移传感器搭建获取电极位移信号的计算机数据采集系统.通过大量点焊过程位移信号与试验结果的对比分析,对其熔核形成过程进行物理解释和表征.结果表明:获得的电极位移信号可以表征熔核形成过程,能够作为监测点焊接头质量的信息源.     

DP590双相钢电阻点焊熔核形成过程的数值模拟

基于SORPAS软件,针对DP590双相钢建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,通过数值模拟定量揭示了双相钢点焊熔核的生长以及焊接热输入对熔核形成的影响,进而预测了典型点焊规范参数下的熔核尺寸,并通过实验验证了所建模型和计算结果的可靠性.结果表明:在一定的电极压力和焊接电流条件下,随着加热时间增加,点焊熔核经历了塑性粘连-产生熔核-熔核迅速长大-熔核缓慢长大的过程;随着点焊热输入的增加,熔核中心的最高加热温度升高,熔化温度以及奥氏体化温度以上的停留时间均延长,有利于奥氏体的均匀化以及熔核长大;由于数值模拟时对点焊飞溅考虑不足,使得在焊接电流较大时,计算所得熔核尺寸明显大于实测值,而在中、小焊接电流时熔核尺寸的模拟结果与实验结果较吻合.研究结果对汽车轻量化生产中双相钢的焊接具有指导意义.     

电阻点焊熔核尺寸的RBF网络模型

以接头质量在线监控为目的,对电阻点焊电极电压和焊接电流等信号进行了时域特征分析,研究了电压、电流信号的周波幅值、峰值、有效值以及接头等效电阻、加热功率的估计方法.利用周波参数时间序列构造RBF神经网络输入向量,进行了点焊接头熔核尺寸预测.结果表明,采用归一化处理后的电流和电压有效值周波序列联合构造输入向量,经样本训练能有效地预测接头熔核尺寸,熔核直径平均验证误差为5.50%,熔核高度的平均验证误差为3.83%,比单独采用动态电阻、加热功率等参数具有更好的精度.     

多自由度结构模态阻尼比估计的新方法

本文指出了利用MEM谱值比较求多自由度结构模态阻尼比方法的一些不足。在此基础上提出了一种新的求模态阻尼比的方法。文内给出了新算法的理论和计算方法,给出了计算机仿真和实测振动信号的计算实例,计算结果表明本文的方法是可行的,且具有较高的精度。本文还探讨了自回归模型的定阶问题,在AIC准则的基础上提出一种考虑信号噪声影响的定阶准则。实际应用表明新准则在各种信噪比条件下均适用。     

基于改进的经验模态分解的后视镜驱动器故障诊断方法

针对电动后视镜驱动器振动信号非平稳非线性及信噪比低,提取传统特征难以有效识别样本故障状态的问题,提出了一种改进的集成经验模态分解算法(EEMD)。使用EEMD对振动信号进行了分解,利用相关系数与峭度系数筛选有效本征模态函数(IMF)分量。应用自回归模型(AR)功率谱估计方法,建立最佳阶次的AR模型,对有效IMF分量进行谱估计,并得到有效IMF分量的AR谱与AR累加谱。将AR累加谱的特征频率点与振幅作为特征向量,使用支持向量机(SVM)进行机器学习与分类。研究结果表明:EEMD-AR-SVM模型在实验中的分类准确率达到了93.9%,平均耗时46.1 s,达到了工业中自动检测的标准。     

5052铝合金电阻点焊电极形状对电极寿命的影响

利用ANSYS软件建立了直径分别为6和8 mm的锥台电极和直径16 mm的球电极所对应的5052铝合金电阻点焊过程的有限元模型,分析了在相同的焊接工艺参数下3种类型电极几何形状对5052铝合金电阻点焊的熔核形成过程及其焊接质量和电极自身磨损的影响,并通过连续点焊试验验证了模型的准确性.结果表明:对于锥台电极,在相同的焊接电流条件下,电极端面直径越小,所得到的熔核尺寸越大,点焊接头质量越好;球电极与工件的接触面积过小,将会使得电流集中、温度过高而发生严重的电极烧损.所建模型的模拟结果与试验结果的误差在4%以内,采用直径6 mm的锥台电极进行5052铝合金薄板焊接时,电极寿命比球电极提高了20%.     

基于监测数据的斜拉索模态参数变异性分析

基于某大跨斜拉桥 5根拉索 1年的加速度和温度监测数据,系统分析了在良好天 气和暴雨天气下拉索模态参数和索力的变化特征. 使用快速傅里叶变换和随机子空间法识别 模态频率和阻尼比 . 对比发现,暴雨天气下拉索振幅大,低阶模态的振动明显,模态阻尼比在 两种天气下有一定的差异性 . 使用频率法计算得到了各拉索连续一年的索力值,其为非平稳 时间序列,且具有年和日周期性的波动. 索力-索温关系分析表明,各拉索索力-索温的关系各 不同,同一根拉索在不同温度范围内的索力-索温关系也可能存在很大的差异. 使用半功率带 宽法计算得到了各拉索连续一年的阻尼比,得到了自相关函数和其自功率谱,并拟合得到了 阻尼比的边缘概率密度分布函数. 分析表明,各拉索阻尼比具有时长为1 d、12 h、6 h的周期成 分,其边缘概率密度函数可用 Burr 分布描述. 拉索的阻尼比受环境温度的影响较小,受车辆荷 载的影响较大.     

基于电极位移信号的点焊模糊推理系统模型

采集电阻点焊过程中的焊接电压、焊接电流和电极位移信号,提取过程信号特征,使用模糊推理工具,建立电阻点焊过程的喷溅识别系统,然后分别使用电极位移和动态电阻信号建立电阻点焊质量评估的模糊推理系统.研究结果表明,喷溅识别系统具有结构简单、识别准确度高的优点.根据喷溅识别结果分别使用相应的模糊推理系统模型,可对发生喷溅和未发生喷溅时的电阻点焊过程进行质量评估.     

镀锌钢板点焊过程的有限元模拟

采用ANSYS软件对镀锌钢板点焊过程进行数值模拟．该模拟过程对镀锌层的存在，特别是对接触电阻的影响给予了重视，建立了轴对称2-D模型，采用热、电耦合计算方法，输入不同焊接条件，得到最终的温度场分布图，并算出熔核直径．将得到的有限元模拟结果与实验结果相对照，发现两者较为吻合．该有限元程序可以用于焊点质量预测以及电极磨损下的焊点质量初步预测，作为焊接参数设置及焊接质量判断的辅助依据，其结果可部分替代实际生产中的焊点破坏试验．     

非等厚不锈钢板电阻点焊的熔核偏移

针对非等厚不锈钢板点焊熔核偏移的问题,采用3种电极组合方式对非等厚不锈钢板进行点焊,测量了接头断面相关特征尺寸,探讨了熔核偏移对接头性能的影响,分析了电极组合方式对熔核偏移的影响。研究结果表明:非等厚不锈钢点焊时采用反焊法能使其绝对偏移量减小,采用正焊法能使薄板与厚板两侧的焊透率较接近。熔核绝对偏移量、相对偏移量对接头抗剪力影响较小。     

Rogowski电流传感器及其在电阻焊数据采集中的应用

Rogowski线圈电流传感器由均匀密绕的挠性空心线圈和积分器构成,由于其原理和结构特点,特别适合于电阻焊次级电流的测量.讨论了Rogowski线圈工作原理、积分器设计及误差、传感器电路模型和灵敏度的频率响应,设计了用于电阻焊测量的电流传感器,据此研制出ADuC812单片机为核心的电阻焊数据采集系统,并进行了低碳钢板搭接点焊试验和电压电流等信号的采集.初步分析认为,焊接电压、电流信号及接头动态电阻、输入功率与熔核形态密切相关,可用于电阻点焊接头质量的在线监控.     

基于Morlet小波变换的振动特性参数识别

传统的振动系统特性参数识别方法对于非线性、非平稳信号的处理能力差,尤其对于阻尼比的识别精度较低.将Morlet小波变换和随机减量技术相结合识别振动系统的特性参数,首先利用随机减量技术提取振动的自由衰减响应信号,进而由Morlet小波变换对信号进行连续的小波变换处理得到小波能量谱,结合参数识别的基本理论及对时间-幅值坐标面曲线的半对数拟合结果得到振动系统的频率及阻尼比,数值仿真结果表明,提出的方法能有效识别系统的固有频率和阻尼比.将该方法应用于罐车模型流固耦合冲击试验研究,较好地识别出充液工况下振动系统的固有频率和阻尼比.     

基于统计分析的铝合金点焊工艺优化与质量判定

采用多传感器同步采集系统实现了铝合金点焊质量监测.通过双因素方差分析优化并确定了铝合金点焊工艺规范.研究发现：位移传感器测量未熔合或未完全熔合焊点位移信号的极差比另外两类焊点低1.0 V左右;点焊电压信号、电极位移信号和电极压力信号包含明显的喷溅特征信息.进而利用统计分析可以实现点焊质量判定与分类.     

Expulsion characterization in resistance spot welding by means of a hardness mapping technique

Expulsion is an undesired event during resistance spot welding because the weld quality deteriorates. It is the ejection of molten metal from the weld nugget which usually occurs due to applying a high current for a short welding time. Expulsion has a significant impact on the final yield strength of the weld, thus the detection and characterization of expulsion events is significant for the quality assurance of resistance spot welds. In this study, hardness mapping, using a scanning hardness machine, was used as a quality assurance technique for resistance spot welding. Hardness tests were conducted on a resistance spot welded sample to prepare a hardness map. The test results showed good correlation between the hardness map and metallographic cross sections. The technique also provided further fundamental understanding of the resistance spot welding process, especially regarding the occurrence of expulsion in the nugget.     

电弧超声的频率响应特性及其谐振机理

为探讨并建立一种频率、功率等参数可以实时调节的新型超声发生机构,选择熔化极与非熔化极电弧回路,分别施加高频连续交变信号和脉冲敲击式信号,以不同的能量传输方式成功地实现了电弧超声激发。对受激电弧的声发射信号分析表明,从音频到超声频带,电弧声发射与激励频率之间存在着线性响应和非线性响应特征。利用熔池简化模型和振动方程,解释了电弧超声谐振波群的产生机理,预测了谐振频带的可能分布。这些特性对实现功率超声“柔性控制”具有潜在的应用价值。     

基于本征模函数的轨道质量评价方法

为了更合理有效地评价轨道质量,将轨道不平顺波长因素纳入轨道质量评价中,提出基于本征模函数(intrinsic mode function,IMF)的轨道质量评价方法——轨道质量能量指标(track quality energy index,TQEI).通过对轨道不平顺数据进行经验模态分解得到对应波长频段的不平顺IMF,利用频谱分析的方法求得各个IMF的能量;将各个IMF的能量与总能量的比值作为特征向量,并进行量纲一化处理,从而得到轨道不平顺IMF的能量系数;利用能量系数求得TQEI通过理论推导证明了轨道质量数(track quality index,TQI)是在不考虑波长因素作用下轨道质量能量指标的特殊形式.最后,以京广提速干线轨道不平顺数据为例,对比分析了实际检测数据TQEI与TQI的关系.结果表明:轨道质量能量指标是对TQI的细化和延续,其既起到了TQI的幅值管理作用,又可以弥补TQI在波长及幅值管理方面的缺陷,可以准确有效地对轨道质量进行评价.     

采用平衡悬挂系统的载重汽车的随机响应分析

以装有平衡悬挂系统和全悬浮驾驶室的三轴载重汽车为研究对象,建立汽车多自由度振动系统模型．为了便于采用实模态叠加法进行随机振动分析及优化设计．提出一种阻尼矩阵的等效方法,采用模态阻尼比将系统的实际阻尼矩阵化为对角矩阵,在此基础上导出系统的响应功率谱密度矩阵．最后,用路面平度功率谱密度函数构造车轮处输入位移功率谱密度矩阵,对汽车进行随机振动分析．通过参数研究,指出了该型车平顺性差的原因,提出了改进其平顺性的建议．     

宁德核电站1号机组堆芯吊篮梁型振动特性研究

核电站反应堆堆芯吊篮的振动在一定范围内是允许的;但其异常振动可能会导致故障甚至事故的发生。掌握核电站堆芯吊篮振动特性能够对核电站的安全运行提供保障。运用中子噪声分析技术,对宁德核电站1号机组多个燃料循环周期内的堆外中子噪声信号的自功率谱、互功率谱和相干、相位进行了分析,得到了吊篮梁型振动频率和中子噪声信号峰功率均方根值变化趋势。对核电站堆芯吊篮梁型振动特性的研究成果,为堆芯吊篮早期故障诊断奠定了基础。