New Numerical Algorithms in SUPER CE/SE and Their Applications in Explosion Mechanics

The new numerical algorithms in SUPER/CESE and their applications in explosion mechanics are studied. The researched algorithms and models include an improved CE/SE (space-time Conservation Element and Solution Element) method, a local hybrid particle level set method, three chemical reaction models and a two-fluid model. Problems of shock wave reflection over wedges, explosive welding, cellular structure of gaseous detonations and two-phase detonations in the gas-droplet system are simulated by using the above-mentioned algorithms and models. The numerical results reveal that the adopted algorithms have many advantages such as high numerical accuracy, wide application field and good compatibility. The numerical algorithms presented in this paper may be applied to the numerical research of explosion mechanics.

异种金属激光焊接关键问题研究

现代工程结构要求对异种金属材料进行焊接.激光焊接具有密度高、焊缝深宽比大、热影响区窄以及变形小等特点,成为异种金属材料焊接的有效方法.异种金属激光焊接过程包含多种效应,机制复杂.比如,材料性能差异对焊缝微观组织与宏观性能的影响;焊接熔池的形成、演化机制;熔池凝固过程焊接缺陷及残余应力形成等.围绕异种金属激光焊接过程中的关键问题,国内外开展了诸多研究工作,对此进行了全面阐述.在此基础上,指出异种金属材料激光焊接研究中的不足及发展方向.

Wavefront measurement of double-clad pulsed ytterbium fiber laser

Because of high efficiencies, compact structure, and excellent heat dissipation, high-power fiber lasers are extremely useful for applications such as cutting, welding, precision drilling, trimming, sensing, optical transmitter, material processing, micromachining, and so on. However, the wavefront of the double clad fiber laser doped with ytterbium is still unknown. In this paper, wavefront of a fiber laser is measured and the traditional Hartmann-shack wavefront sensing method is adopted. We measured a double clad fiber laser doped with ytterbium which produces pulse wave output at infrared wavelength. The wavefront shape and contour are reconstructed and the result shows that wavefront is slightly focused and not an ideal plane wavefront. Wavefront measurement of fiber laser will be useful to improving the lasers' performance and developing the coherent technique for its applications.

42CrMo激光焊焊缝组织

42CrMo合金钢C含量高、合金元素含量多、淬硬倾向大,焊接性能差。激光焊接具有功率密度高、焊接变形小等优点,适合焊接传统工艺难焊的同种或异种金属。通过额定功率为3kW的Nd∶YAG固体激光器焊接42CrMo,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X衍射、硬度仪分析了焊缝区域组织、成分和硬度变化。研究结果表明:焊缝区域组织为马氏体,热影响完全淬火区的组织为马氏体+贝氏体组织,热影响不完全淬火区的组织为贝氏体。从焊缝正面到焊缝背面的硬度分布表明:由于焊缝正面有保护气体的作用提高了焊缝正面熔池的冷却速度,使焊缝背面的硬度低于焊缝正面的硬度。

高性能机器人控制系统的研究

本文介绍了高性能机器人控制器的研制情况.该系统具有较高的控制精度,可完成对机器人和多个外部轴的协调控制.为便于国内用户使用,实现了中文界面功能键驱动的汉字编程示教盒.为适应机器人生产线的需要,提供了丰富的联网功能和生产线监控诊断功能.目前该系统已用于新松公司的6kg工业机器人产品中.

基于原子力显微镜的阳极氧化技术及其在碳纳米管氧化切割与焊接中的应用

探针阳极氧化是构建纳米结构,制造纳米器件的重要技术之一,本文对该技术中基于原子力显微镜(AFM)的阳极氧化进行了新的研究.通过对氧化加工中微观电场在基底表面分布情况进行模拟,分析了氧化结构的特征与电场分布的关系,通过实验研究分析了不同加工因素对氧化加工的影响.在这些研究基础上利用AFM阳极氧化技术实现了对碳纳米管(CNT)的氧化切割及焊接,为CNT基纳米器件的装配及制备提供了新的技术途径。

塑料压力管道热板焊接接头瞬时应力有限元分析

基于热粘弹性积分型本构关系,考虑材料性能依赖于温度变化及相变潜热的影响,利用有限元软件ANSYS热-力耦合及载荷步功能模拟结晶型高密度聚乙烯塑料压力管道热板焊接过程。并对焊接接头的应力分布进行有限元分析,得到了环向、轴向及径向瞬态应力分布规律。采用盲孔法和锯切法测量焊后残余应力,实测结果与数值分析基本吻合。

高密度聚乙烯塑料压力管道热板焊接头应力分布有限元分析

基于热粘弹性积分型本构关系,考虑材料性能依赖于温度变化及相变潜热的影响,利用AN SYS热-力耦合及载荷步功能模拟结晶型高密度聚乙烯(HDPE)塑料压力管道热板焊接过程,并对焊接接头的应力分布进行有限元分析,得到了环向、轴向以及径向瞬态应力分布的基本规律。采用盲孔法和锯切法测量焊后残余应力,实测结果与数值分析基本符合

监控式水下机械手及相关技术的研究

水下机械手作为水下机器人通用作业工具得到广泛地应用，目前水下机械手的主要操作方式为主从方式。虽然主从方式具有操作直观，灵活的特点，但难于完成需要精确定位，轨迹控制的水下作用，如海洋石油钻井平台导管架的检查作用。为了扩展水下机器人的作业能力，提高水下作业智能化程度，沈阳自动化所承担国家863课题“水下虚拟遥操作与监控机械手系统”关键技术的研究工作。作者参加了此课题的研究工作，以Schilling水下机械手为研究对象，深入研究机械手的作用功能，对机械手的逆运动学，焊缝空间轨迹规划作了深入的研究，形成本文阐述的主要内容。由于Schilling水下机械手各关节之间的连接参数中存在多个偏距，其运动学逆解不能简单由解析方式给出。机械手进行控制与轨迹规划等操作必须找到一种快速求解的方法。本篇文章得出一种基于信赖域法的机械手运动学逆解算法。由于该算法具有收敛速度快的特点，故可以被应用于在线求解机械手运动学逆解；由于没有直接求解二阶导数，故不存在奇异解的问题。经理论分析和实验证明该方法在解决水下监控机械手在线跟踪水下结构物空间轨迹的技术问题具有较好的效果。作为课题的实际应用背景的导管架焊缝曲面为一复杂的空间曲面。为了实现课题的研究目标，本课题不仅要求解焊缝的轨迹，而且要给出其法线方向。对于这样一个问题，用空间解析几何和微分几何方法是很难求解的，本文给出了一种基于B样条参数曲面及曲面求交的方法，具有速度快，通用性强的优点。

点焊机器人系统通信接口分析与设计

本文叙述了点焊机器人控制系统与焊接控制系统之间的通讯信号的约定关系，叙述了系统的工作时序．并提出了一种通信接口线路

焊接工艺在线规划专家系统

本文研究开发了一个弧焊机器人焊接工艺专家系统．该系统实时性强、可靠性好，可以根据焊接初始条件制定合理的焊接工艺参数，实现焊接工艺的在线规划设计。

弧焊机器人焊接咨询专家系统

为了推广弧焊机器人的应用，应用ＶｉｓｕａｌＢＡＳＩＣ和Ｃ语言开发了一个弧焊机器人焊接咨询专家系统，可用来帮助弧焊机器人操作者进行焊接工艺的制定和选择。

激光焊接技术与航空制造

激光焊接能够实现多种类型材料的连接,而且具有许多其他熔焊工艺无法比拟的优越性,未来航空工业将是激光焊接技术应用的一个重要领域。

基于人工神经网络的钛合金焊接接头机械性能预测

采用多层前向反馈神经网络模型,对钛合金钨极氩弧焊的焊接接头机械性能进行了模拟和预测。其中,输入参数包括钛合金成分、冷却速度和热处理参数;输出参数包括5个重要的机械性能,即极限抗拉强度、延伸率、断面收缩率、屈服强度和硬度。详细分析了铝和钒这2种元素对机械性能的影响。

一种并联激光焊接机器人的机构设计与运动学分析

提出了一种3分支5自由度的并联激光焊接机器人,通过3个分支共同作用,使整机具备了5个自由度的空间加工能力.针对激光焊接,通过分析该机器人的结构特性,建立了其正反解运动学模型,通过解析法求解该模型并进行了计算仿真.最后,对机器人进行激光拼焊实验,仿真数据和实验结果表明,本文研究的并联机器人机构适用于实际的高速、高精度激光焊接。