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关键词： 桥梁工程   正交异性钢桥面板   结构应力法   U肋-顶板焊缝   疲劳性能   有限元分析  

摘要： 为明确热轧变厚U肋-顶板双面焊缝细节的疲劳性能,探究U肋肢端增厚对焊缝疲劳强度的影响,对采用不同规格U肋的正交异性钢桥面板模型开展了有限元分析;基于结构应力方法对比研究了U肋规格对U肋-顶板焊缝疲劳性能的影响,依据主S-N曲线分析了等厚U肋和热轧变厚U肋-顶板焊缝细节的疲劳寿命。结果表明:U肋-顶板内侧焊缝等效结构应力水平显著高于外侧焊缝,内侧焊趾更易发生疲劳开裂;采用8~12mm热轧变厚U肋能有效降低U肋-顶板内侧焊缝等效结构应力,降幅为12.9%;基于95%置信区间主S-N曲线,与8mm等厚U肋相比,8~12mm和12~16mm热轧变厚U肋-顶板焊缝细节的疲劳寿命分别提高54.2%和174.8%;热轧变厚U肋通过肢端局部增厚提升U肋-顶板焊缝细节疲劳性能,肢端变厚构造结合双面焊缝形式可为改善钢桥面板疲劳性能提供可行路径。

关键词： 管道运输   管道环焊缝   有限元模拟   断裂韧性   氢环境   TabPFN算法  

摘要： 为了准确预测多复杂服役工况下掺氢高钢级天然气管道环焊缝材料断裂韧性,进而判断管道掺氢后的安全状态。构建了考虑氢介质及复杂应力状态耦合的高钢级管道环焊缝紧凑拉伸有限元模型,开展了不同掺氢比条件下环焊缝材料断裂韧性试验,并通过试验验证了有限元模型的准确性;探明了临氢环境、材料特性参数对环焊缝材料断裂韧性的影响规律,建立了氢环境下环焊缝材料断裂韧性数据库,基于深度学习算法建立了氢环境-应力耦合的高钢级管道环焊缝断裂韧性多参数预测模型。研究结果表明:针对非均质环焊缝材料,试验与有限元模拟R阻力曲线的误差仍能保持在10%以内,且试样断口与数值模拟裂尖损伤形貌保持了较高的一致性;氢环境显著降低材料断裂韧性,材料断裂韧性受到掺氢比、氢损伤因子、焊缝强度匹配系数以及初始空隙体积分数的影响较大,受材料的屈服强度和硬化系数的影响则较小,随着掺氢比、氢损伤因子的增加,材料强度匹配带来的影响会越来越小,无氢环境下高低强匹配材料断裂韧性差值为0.132 mm,但是在纯氢环境下差值仅为0.028 mm;本文构建的氢环境-应力耦合的高钢级管道环焊缝断裂预测模型相对误差仅为1.85%。建立的氢环境下高钢级管道环焊缝材料断裂韧性预测方法可为中国掺氢天然气管道工程落地与安全运营提供技术支撑。

关键词： 拼焊板   焊缝位置   杯突胀形   拉深   材料流动  

摘要： 本研究旨在系统探究焊缝位置对异种高强钢拼焊板成形性能及材料流动规律的影响。以DP590-TRIP590、DP590-HC420两种组合的激光拼焊板为研究对象,分析了焊接接头的微观组织与硬度分布特征,通过杯突试验、拉深试验并结合有限元分析方法,研究了不同焊缝位置对拼焊板成形性能的影响规律。结果表明,两组拼焊板的杯突值(IE)均显著低于单一母材,其中焊缝居中时IE值最小,此时裂纹沿垂直于焊缝的方向向两侧母材扩展;当焊缝远离板料中心时,两组拼焊板杯突试验IE值均增大,拼焊板的胀形能力提高,断裂失效位置转移至占比更大的母材一侧。DP590侧母材占比超过50%时,拼焊板整体胀形能力随其占比增加逐步提升;而DP590母材占比低于50%时,拼焊板的胀形能力取决于HC420侧或TRIP590侧母材。此外,两组拼焊板均能顺利实现拉深成形,焊缝未开裂,其材料流动规律与单一母材拉深变形基本一致,成形过程焊缝几乎无偏移。

关键词： 碳素钢   焊接性能   焊接接头   焊缝   热影响区  

摘要： 含碳量直接影响碳素钢的焊接性能。分析了化学成分、微观组织与力学性能等碳素钢的基本特性对其焊接性能的影响。综述了传统焊接技术与新型焊接技术的研究进展,分析了不同焊接工艺的优势与应用场景。随着信息科技的高速发展,焊接技术正朝着数字化、绿色化方向发展。此外,针对焊接过程中易出现的缺陷(裂纹、气孔、夹渣),分析了形成机理及检测方法。优化焊接工艺参数、结合新型焊接技术及多维度质量检测是提升碳素钢焊接接头性能的关键途径。

关键词： 航空工装   螺栓连接   阶梯型薄层单元   振动仿真   扫频实验  

摘要： 螺栓连接因其结构简洁和高可靠性,在航空设备装配中被广泛应用。螺栓连接的动态特性对装配结构的动力学行为有着显著影响,而采用详细有限元模型进行螺栓振动特性分析时计算量巨大,难以适用于复杂装配结构的分析。为解决这一问题,提出了一种阶梯型双环形薄层单元螺栓连接等效单元模型,以模拟螺栓连接面的应力分布状态。该模型由结合上部、双环形薄层单元和结合下部三部分组成,通过螺栓应力分布确定薄层单元尺寸,再通过赫兹接触理论,推导出圆环薄层单元的关键参数,包括厚度、弹性模量、泊松比和密度。随后,通过与典型航空工装的振动实验数据进行对比,验证了该模型在动力学特性仿真中的准确性。结果显示,与传统的虚拟材料法相比,提出的模型显著提高了仿真效率,且振动频率仿真误差控制在10%以内,表明该模型可有效用于螺栓连接结构的动力学仿真分析。

关键词： 止口螺栓连接   轴线偏差   装配精度   同心度   装配工艺  

摘要： 针对航空发动机止口螺栓连接结构安装边装配精度差的问题,提出了轴线偏差下止口螺栓连接结构的装配机理和误差分析,基于此进一步构建了可记录圆心偏移量的安装边装配模型,并通过同心度比较了拧紧顺序、拧紧步数和工艺螺栓数量的装配精度。最后以缩尺模拟件进行试验验证,以组件同心度和上下两级盘外伸端端面变形变化量为表征获取了最优装配工艺。结果表明:(1)止口螺栓连接结构的过盈止口对轴线偏差有补偿作用,仿真中效果更明显,可以使200μm轴线偏差几乎减小到0μm,试验中也可使122μm轴线偏差大幅降低;(2)最优装配工艺为拧紧顺序应使用对角交叉拧紧、拧紧步数应使用三步拧紧、工艺螺栓数量应使用4颗。(3)倾斜装配试验中同心度增大了4.69倍,装配过程中一定要避免倾斜装配。

关键词： 分流模挤压   空心型材   焊合质量   微观组织   力学性能  

摘要： 采用数值模拟与挤压实验相结合的方法,对不等壁厚空心铝型材的半连续分流模挤压进行了研究。结果表明,随着距停车痕距离的增加,两道横向焊缝间距逐渐变窄,最终横向焊缝完全消失,仅保留纵向焊缝。与厚壁部位相比,薄壁部位因塑性变形程度更高,其横向与纵向焊缝的焊合质量均更为优异。含有杂质的横向焊缝会对厚壁部位的拉伸性能产生不利影响,其对应的拉伸断裂模式为“均匀塑性变形→横向/纵向焊缝区应变集中→横向/纵向焊缝区断裂”。由于薄壁部位横向与纵向焊缝的焊合质量更佳,其拉伸断裂模式转变为“均匀塑性变形→基体区应变集中→基体区断裂”。

关键词： 螺栓连接转子   联轴器   不对中故障   动力学特性  

摘要： 受轴承座变形以及加工、装配误差等因素影响,极易诱发转子系统联轴器不对中故障,影响螺栓连接转子系统动力学特性及连接结构宏观力学行为。对此在联轴器不对中理论模型基础上,建立螺栓连接转子不对中故障运动微分方程,通过时域响应、频谱图、轴心轨迹、庞加莱截面图、瀑布图和分岔图等研究不对中故障对连接刚度及连接转子响应特性的影响。基于螺栓连接转子实验台开展实验研究,分析联轴器不对中故障对转子响应的影响,验证理论分析结果。结果表明:联轴器不对中故障对系统运动稳定性有明显影响,特别是高转速工况下使系统运动趋于稳定。此外,发生不对中故障时频谱中的二倍频率成分更明显,且连接结构弯曲刚度更容易进入第2阶段从而使弯曲刚度值明显降低。

关键词： 角接焊缝   全矩阵数据   全聚焦成像   三维重构  

摘要： 在现代工业无损检测中,为更加直观的反映缺陷在三维空间中的形态及尺寸等信息,采用一维超声相控阵线阵探头对角接焊缝进行分层扫描,然后将采集到的全矩阵数据进行全聚焦处理,并完成全聚焦二维成像。通过对这些图像进行二值化等处理,依托MATLAB软件平台,根据每个切片层的二维检测图像在扫查轴上的实际位置,利用等值面法(体素绘制法)进行三维重构,实现了不同观察角度的角接焊缝缺陷的三维检测成像。实验结果表明:通过对角接焊缝缺陷的检测三维成像处理,能够更加直观的反映出缺陷在三维空间中的位置及分布等信息,突破了传统二维检测图谱反映缺陷信息的单一性局限,对后续开展缺陷的定位与定量分析研究具有重要意义。

关键词： 输油管道   环焊缝缺陷   X射线检测   边缘感知   多尺度融合  

摘要： [目的]输油管道环焊缝内部缺陷直接威胁在役管道的安全运行与完整性管理。尽管X射线底片可形成直观、可追溯的缺陷记录,但现场复检仍高度依赖人工判读,存在效率低、主观性强、一致性波动大等问题。同时,焊缝X射线图像中的缺陷常呈现弱对比、小尺度及形态多样性,叠加焊道纹理、厚度起伏与曝光不均等结构干扰,易造成漏检、误检与定位偏移,难以满足规模化巡检对检测稳定性与可重复性的要求。为此,本文面向输油管道环焊缝X射线底片提出一种边缘感知多尺度自适应检测模型EMA-DETR,以提升缺陷自动识别的准确性与一致性。[方法]EMA-DETR以RT-DETR为基线,首先在骨干网络中引入边缘引导残差结构EG-ResNet18,将浅层边缘先验融入特征提取过程,以增强微小缺陷的轮廓与细粒度纹理表征能力。其次,设计多尺度自适应融合路径MAFP,通过双通路交互实现浅层细节与深层语义的对齐融合,提升跨尺度特征的判别鲁棒性。此外,提出尺度感知梯度聚焦损失SGFL,利用难度调制与中心距离约束强化小目标与难例的梯度贡献,缓解因尺度与类别不均衡造成的训练偏置。[结果]在公开数据集SPWDD上,EMA-DETR的mAP@0.50达到95.98%,提升约1.91%;在自建输油管道焊缝数据集上,mAP@0.50达94.05%,提升约1.90%。消融实验表明,EG-ResNet18、MAFP与SGFL分别从边缘表征增强、多尺度融合优化与损失调控层面带来稳定增益,三者协同作用显著提升弱缺陷检出率与定位一致性。[结论]EMA-DETR通过边缘先验引导、多尺度自适应融合与尺度感知梯度聚焦的协同设计,实现了复杂焊缝背景下缺陷检测精度与一致性的同步提升,有效降低人工判读工作量与主观差异风险,为缺陷清单自动生成、结果数字化归档与管道完整性管理提供了可行的技术路径。