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北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心成果简介(2)——先进焊接自动化技术 被引量:1
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作者 焦向东 周灿丰 +5 位作者 陈家庆 纪文刚 高辉 朱加雷 姬宜朋 罗雨 《机械制造文摘(焊接分册)》 2011年第4期32-36,共5页
文章第一部分介绍了能源工程先进连接技术研究中心水下连接技术成果,本文介绍该研究中心在焊接自动化方面的成果。双车双丝管道焊接工作站采用现场总线技术进行总体设计,焊接电源和焊接小车作为从站与主控单元主站连接,焊接过程可以... 文章第一部分介绍了能源工程先进连接技术研究中心水下连接技术成果,本文介绍该研究中心在焊接自动化方面的成果。双车双丝管道焊接工作站采用现场总线技术进行总体设计,焊接电源和焊接小车作为从站与主控单元主站连接,焊接过程可以通过网络接口由上层计算机进行监督。焊接小车采用紧凑式结构,尺寸小重量轻,适合于管道铺设现场应用。工作站采用双车双丝布置方式,结合窄坡口焊接工艺,实现了管道铺设的优质高效焊接,管道焊缝达到API STD1104--2005标准的要求,并成功地进行了海上试验。 展开更多
关键词 焊接自动化技术 技术研究中心 北京石油化工学院 能源工程 连接 成果简介 焊接工作站 现场总线技术
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北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心成果简介(1)——先进水下连接技术
2
作者 焦向东 周灿丰 +5 位作者 陈家庆 纪文刚 高辉 朱加雷 姬宜朋 罗雨 《机械制造文摘(焊接分册)》 2011年第3期20-23,共4页
0前言 从2000年以来,北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心(以下简称研究中心)在国家高技术研究发展计划(863计划)等的支持下,开发了一系列高新焊接技术,尤其是在水下焊接和焊接自动化领域取得了重要突破。研究中心建立... 0前言 从2000年以来,北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心(以下简称研究中心)在国家高技术研究发展计划(863计划)等的支持下,开发了一系列高新焊接技术,尤其是在水下焊接和焊接自动化领域取得了重要突破。研究中心建立了水下干式高压焊接装置,研制成功了遥操作海底管道维修焊接机器人,开发了海底管道高压焊接工艺,并进行了海上试验。除了水下干式高压焊接,研究中心还建立了用于核电厂检修的水下焊接实验系统, 展开更多
关键词 北京石油化工学院 技术研究中心 水下焊接 连接技术 能源工程 成果简介 高压焊接 海底管道
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基于Unity3D立管横焊机器人虚拟现实技术研究 被引量:2
3
作者 罗雨 马悦 +4 位作者 郭聚智 高萌萌 王帅 王龙 周灿丰 《机床与液压》 北大核心 2023年第12期171-175,共5页
为提高深水立管横焊机器人在J型铺管复杂工况下的作业能力,提出一种基于虚拟现实技术的横焊机器人遥操作控制方案。以机器人三维建模、虚拟仿真、遥操作控制等技术为基础,综合运用UG和3DMAX建立横焊机器人三维模型。搭建基于Unity3D的... 为提高深水立管横焊机器人在J型铺管复杂工况下的作业能力,提出一种基于虚拟现实技术的横焊机器人遥操作控制方案。以机器人三维建模、虚拟仿真、遥操作控制等技术为基础,综合运用UG和3DMAX建立横焊机器人三维模型。搭建基于Unity3D的软件开发平台,建立横焊机器人虚拟仿真模型及作业工作场景。采用图形用户界面系统设计横焊机器人遥操作人机交互界面。仿真结果表明:虚拟现实人机交互良好,能够精确捕捉立管横焊机器人的物理位姿和运行状态并进行动态调整,运动仿真和碰撞检测实时有效。 展开更多
关键词 立管横焊机器人 虚拟现实技术 遥操作控制 运动仿真 碰撞检测
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海洋石油工程自动焊技术的现状与展望 被引量:9
4
作者 焦向东 周灿丰 《焊接》 北大核心 2015年第12期6-11,69,共6页
焊接在海洋石油工程中的应用涉及预制、安装、维修等方面。海洋石油平台结构件TYK节点自动焊应该采用关节型机器人,目前因为坡口加工、组对等前期工序质量难以保障而尚未应用,但是,随着智能制造的推进,是有可能实现机器人焊接的。桩管... 焊接在海洋石油工程中的应用涉及预制、安装、维修等方面。海洋石油平台结构件TYK节点自动焊应该采用关节型机器人,目前因为坡口加工、组对等前期工序质量难以保障而尚未应用,但是,随着智能制造的推进,是有可能实现机器人焊接的。桩管焊接已经采用自动焊替换手工焊,并且开发了多种焊接工艺,大幅度降低了劳动强度、提高了生产效率。海底管道铺设自动焊接已经基本普及,主要发展趋势是采用Tandem双丝焊接技术大幅度提高焊接效率。对于水下结构物维修而言,水下干式高压焊是比较成熟的高质量焊接工艺,未来重要的发展方向是采用无潜水员的全自动作业系统进行深水作业。 展开更多
关键词 海洋石油工程 TYK节点 桩管 海底管道铺设 高压焊接
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水下跨接管连接器选型设计研究 被引量:15
5
作者 周灿丰 焦向东 +2 位作者 曹静 沙勇 房晓明 《石油化工高等学校学报》 CAS 2011年第3期75-78,共4页
跨接管两端携带连接器,广泛用于海洋油气田水下设备之间的连接,可以采用水平或者垂直连接方式。常用的水下跨接管连接器主要是机械式套筒连接器、液压式套筒连接器,以及夹钳连接器。机械式套筒连接器结构紧凑,安装完毕,海底不留任何液... 跨接管两端携带连接器,广泛用于海洋油气田水下设备之间的连接,可以采用水平或者垂直连接方式。常用的水下跨接管连接器主要是机械式套筒连接器、液压式套筒连接器,以及夹钳连接器。机械式套筒连接器结构紧凑,安装完毕,海底不留任何液压部件,但是安装时需要采用接头作动工具。液压式套筒连接器集成了全部液压操作功能,不再需要其他作动工具。夹钳连接器采用分离式闭合夹紧设计,特别适合于大口径、低压管线和立管的水平跨接。不同的连接器,以及相同的连接器在不同位置的安装,其安装流程不同、需要的配套工具也不相同。跨接管连接器选型原则主要考虑因素包括管径、连接方式和安装工具。 展开更多
关键词 跨接管 连接器 机械式套筒连接器 液压式套筒连接器 夹钳连接器
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基于虚拟现实的立管横焊机器人辅助焊接工艺设计与实现
6
作者 罗雨 高萌萌 +4 位作者 许耀波 任飞燕 于俊杰 田文鹏 刘铂洋 《机床与液压》 北大核心 2024年第13期110-115,236,共7页
焊接工艺参数的选择对焊接质量有重要影响。针对立管J型铺设窄坡口横焊熔池下淌特性,提出基于横焊焊道厚度及热输入恒定策略的焊接工艺参数匹配算法。基于Unity3D开发平台和工艺参数匹配算法,通过C#开发了立管横焊CAPP模块,扩展了虚拟... 焊接工艺参数的选择对焊接质量有重要影响。针对立管J型铺设窄坡口横焊熔池下淌特性,提出基于横焊焊道厚度及热输入恒定策略的焊接工艺参数匹配算法。基于Unity3D开发平台和工艺参数匹配算法,通过C#开发了立管横焊CAPP模块,扩展了虚拟现实人机交互系统的功能模块;开展立管横焊计算机辅助焊接工艺实验,焊后焊缝成形良好,无焊接缺陷。实验结果表明:CAPP模块可有效获取匹配的焊接工艺参数,能缩短焊接工艺开发周期,降低工艺开发成本,有效提升系统的智能化水平。 展开更多
关键词 CAPP 虚拟现实人机交互系统 焊道规划算法 立管横焊机器人
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网格重划分技术在摩擦叠焊仿真中的应用 被引量:5
7
作者 高辉 焦向东 +1 位作者 周灿丰 李冠群 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第11期161-163,共3页
通过ABAQUS软件建立了一个Q345材料的摩擦叠焊焊接过程的二维有限元模型。在abaqus/standard中采用手动重划分及计算结果映射方法,有效地解决了由于塞棒的非线性大变形引起的收敛困难问题。通过将真实焊接试件的飞边形态与仿真计算结果... 通过ABAQUS软件建立了一个Q345材料的摩擦叠焊焊接过程的二维有限元模型。在abaqus/standard中采用手动重划分及计算结果映射方法,有效地解决了由于塞棒的非线性大变形引起的收敛困难问题。通过将真实焊接试件的飞边形态与仿真计算结果的对比,证明了网格重划分及结果映射技术在摩擦叠焊单元成型过程仿真中应用的合理性和正确性。 展开更多
关键词 网格重划分 摩擦叠焊 映射方法
原文传递
海洋深水立管环缝疲劳性能研究现状及建议 被引量:8
8
作者 周灿丰 焦向东 +2 位作者 曹静 沙勇 房晓明 《焊接》 北大核心 2011年第4期5-10,69,共6页
分析了立管系统类型及其建造方法的基础,讨论了深水立管环缝疲劳性能研究与应用方面的代表性成果。指出,现行的UK BS7608标准对单面焊接环缝惩罚过于严厉,以至不利于采用该技术建造的钢悬链线立管的推广应用,并提出了在深水工程开发中... 分析了立管系统类型及其建造方法的基础,讨论了深水立管环缝疲劳性能研究与应用方面的代表性成果。指出,现行的UK BS7608标准对单面焊接环缝惩罚过于严厉,以至不利于采用该技术建造的钢悬链线立管的推广应用,并提出了在深水工程开发中有关立管环缝疲劳研究的若干建议。 展开更多
关键词 深水 立管 环缝 疲劳设计 全尺寸环缝疲劳试验装置
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磨料水射流技术及其在水下结构物切割中的应用 被引量:6
9
作者 周灿丰 焦向东 高辉 《焊接》 北大核心 2015年第5期1-6,68,共6页
海洋工程有大量的水下结构物需要进行切割,与其它切割方法相比,磨料水射流因为通用性好、应用灵活,而且特别适合人员不易接近的场合,因而其水下应用发展非常迅速。磨料水射流是在高压水射流中加入磨料形成的,用于水下切割时,静水压力对... 海洋工程有大量的水下结构物需要进行切割,与其它切割方法相比,磨料水射流因为通用性好、应用灵活,而且特别适合人员不易接近的场合,因而其水下应用发展非常迅速。磨料水射流是在高压水射流中加入磨料形成的,用于水下切割时,静水压力对于水射流性能具有很大影响。后混合磨料射流采用独立的软管进行磨料输送,不仅不存在高压水管堵塞问题,也不存在高压水管管路磨损严重的问题,所以可以用于深水。西方海洋工业发达国家开发了型式多样的磨料水射流设备进行水下结构物切割,中国应该抓紧相关技术研究,从而满足海洋工程飞速发展的需要。 展开更多
关键词 磨料水射流 磨粒 水下切割 海洋工程
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API X65钢深水顶端张紧立管动力响应数值仿真研究 被引量:3
10
作者 周灿丰 帅潇 +1 位作者 焦向东 段梦兰 《石油化工高等学校学报》 CAS 2014年第3期87-91,共5页
顶端张紧立管广泛用于深水海洋平台之中,所处海洋环境非常复杂而容易产生疲劳损伤,因此动力响应研究非常重要。在ABAQUS中建立了张力腿平台顶端张紧立管模型,水深设为1 500m、海域为南中国海。采用海洋工程模块AQUA进行了波浪和海流加载... 顶端张紧立管广泛用于深水海洋平台之中,所处海洋环境非常复杂而容易产生疲劳损伤,因此动力响应研究非常重要。在ABAQUS中建立了张力腿平台顶端张紧立管模型,水深设为1 500m、海域为南中国海。采用海洋工程模块AQUA进行了波浪和海流加载,获得了沿立管轴向的不同位置节点的应力时间曲线。数值计算表明,由于海平面附近的立管受到波浪和海流的作用,最大应力出现在海平面下4m处,该位置为最危险点。 展开更多
关键词 深水 顶端张紧立管 动力响应 应力
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顶端张紧立管系统张紧装置选型设计研究 被引量:5
11
作者 周灿丰 焦向东 +2 位作者 曹静 沙勇 房晓明 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2011年第S2期178-181,共4页
深水油气勘探开发是中国油气行业新世纪的重要发展战略.适应深水顶端张紧立管对于张紧装置的应用需要,对张紧装置的若干关键总体技术加以研究,例如适用范围、结构形式和构件、安装方法以及选型一般性指导原则等,对我国的深水开发具有一... 深水油气勘探开发是中国油气行业新世纪的重要发展战略.适应深水顶端张紧立管对于张紧装置的应用需要,对张紧装置的若干关键总体技术加以研究,例如适用范围、结构形式和构件、安装方法以及选型一般性指导原则等,对我国的深水开发具有一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 深水油气勘探 顶端张紧立管 浮力罐张紧系统 液压气动式张紧器
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深水顶端张紧立管疲劳寿命研究 被引量:6
12
作者 周灿丰 帅潇 +1 位作者 焦向东 段梦兰 《北京石油化工学院学报》 2014年第2期45-49,共5页
深海环境中的立管所处海洋环境非常复杂,受到风、海浪、海流、潮汐、地震、海冰作用以及上端浮体运动的影响,不断变化的载荷容易引起立管的疲劳损伤。采用ABAQUS中的海洋工程模块AQUA对张力腿平台顶端张紧立管在张紧力、波浪和海流共同... 深海环境中的立管所处海洋环境非常复杂,受到风、海浪、海流、潮汐、地震、海冰作用以及上端浮体运动的影响,不断变化的载荷容易引起立管的疲劳损伤。采用ABAQUS中的海洋工程模块AQUA对张力腿平台顶端张紧立管在张紧力、波浪和海流共同作用下的动力响应行为进行了数值仿真研究。在此基础之上,结合BS 7608和DNV RP C203给出的S-N曲线,计算了顶端张紧立管各节点的疲劳寿命。结果表明,由于顶张力以及波浪和海流的联合作用,海平面以附近处节点的立管截面为危险截面,最容易发生疲劳破坏。 展开更多
关键词 深水 顶端张紧立管 疲劳损伤累积 动力响应 疲劳寿命
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深水立管柔性节点选型设计研究 被引量:5
13
作者 周灿丰 焦向东 +2 位作者 曹静 沙勇 房晓明 《北京石油化工学院学报》 2012年第1期30-33,共4页
研究了深水立管系统柔性节点的应用场合、关键构件、安装方法、选型原则等基本技术问题,通过对国外文献的搜集、整理、翻译和消化,对这些问题有了比较系统的认识。研究表明柔性节点最主要的应用是SCR立管悬挂,球形模压弹性轴承是柔性节... 研究了深水立管系统柔性节点的应用场合、关键构件、安装方法、选型原则等基本技术问题,通过对国外文献的搜集、整理、翻译和消化,对这些问题有了比较系统的认识。研究表明柔性节点最主要的应用是SCR立管悬挂,球形模压弹性轴承是柔性节点的关键构件,在柔性节点安装中要求严格保证第一焊缝质量,柔性节点选型主要考虑轴向张力、介质压力、偏角、转动刚度和尺寸等因素。 展开更多
关键词 深水立管 柔性节点 球形模压弹性轴承 转动刚度 第一焊缝
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深水立管锥形应力节点选型设计研究 被引量:1
14
作者 周灿丰 焦向东 +1 位作者 曹静 沙勇 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2011年第A01期166-171,共6页
该文针对锥形应力节点在深水立管系统中的应用需要,介绍了适用范围,剖析了结构形式和构件,研究了安装方法,并提出了选型的一般性指导原则。
关键词 深水立管 锥形应力节点 钛合金 焊接
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X80管线钢超音频脉冲TIG焊接头的组织和力学性能研究
15
作者 黄松涛 杨建伟 +2 位作者 王冠东 焦向东 赵维维 《热加工工艺》 北大核心 2022年第9期22-25,31,共5页
采用超音频脉冲TIG焊对X80管线钢进行了平板焊(未填丝)和对接焊试验,研究了超音频频率和占空比对焊缝成形的影响规律,包括熔深、熔宽和成形系数。并进行了对接接头的显微组织观察和力学性能测试。结果表明:随着脉冲频率和占空比的增大,... 采用超音频脉冲TIG焊对X80管线钢进行了平板焊(未填丝)和对接焊试验,研究了超音频频率和占空比对焊缝成形的影响规律,包括熔深、熔宽和成形系数。并进行了对接接头的显微组织观察和力学性能测试。结果表明:随着脉冲频率和占空比的增大,焊缝的熔深和熔宽都有所增加,成形系数整体呈下降趋势;焊缝区组织以针状铁素体和粒状贝氏体为主,粗晶区组织主要由贝氏体铁素体、粒状贝氏体和少许马氏体组成,细晶区组织主要由多边形铁素体以及少部分贝氏体组成;接头拉伸试样的断口在母材,接头的抗拉强度大于母材的,焊缝中心的冲击吸收功最低。 展开更多
关键词 超音频脉冲TIG焊 X80管线钢 焊缝成形 力学性能
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高气压环境下脉冲MIG焊频率优化改善电弧稳定性的研究 被引量:1
16
作者 谷孝满 黄松涛 +2 位作者 焦向东 李卫强 张永明 《电焊机》 2015年第3期69-74,共6页
对比分析不同压力环境下焊缝宏观图及相应焊接过程的电流、电压信号,并在此基础上分析了电流电压波形图、U-I图和概率密度图,探索脉冲频率对高气压环境下焊接电弧稳定性的影响。试验证实,压力环境下通过提高脉冲频率来补偿电弧弧柱区的... 对比分析不同压力环境下焊缝宏观图及相应焊接过程的电流、电压信号,并在此基础上分析了电流电压波形图、U-I图和概率密度图,探索脉冲频率对高气压环境下焊接电弧稳定性的影响。试验证实,压力环境下通过提高脉冲频率来补偿电弧弧柱区的能量损失,形成良好的焊接质量方法的可行性。试验证明,在0.3 MPa的压力下,脉冲频率提高到220 Hz,在0.5 MPa的压力下,脉冲频率提高到250 Hz,能够明显改善电弧燃烧的稳定性;实现稳定的焊接过程。为高气压环境下焊接工艺的改进提供有效的理论依据。 展开更多
关键词 脉冲MIG焊接 高气压环境 脉冲频率优化 电弧稳定性
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16Mn钢摩擦螺柱焊接头的微观组织与局部腐蚀 被引量:5
17
作者 顾艳红 马慧娟 +3 位作者 高辉 车俊铁 焦向东 田路 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1348-1354,共7页
为了研究16Mn钢水下摩擦螺柱焊接头的微观组织及微区电化学腐蚀行为,采用扫描振动参比电极技术(SVET)和局部电化学阻抗谱(LEIS)对摩擦螺柱焊接头处不同区域的腐蚀电流密度及电化学阻抗进行了测试分析;采用金相显微镜和扫描电子显微镜观... 为了研究16Mn钢水下摩擦螺柱焊接头的微观组织及微区电化学腐蚀行为,采用扫描振动参比电极技术(SVET)和局部电化学阻抗谱(LEIS)对摩擦螺柱焊接头处不同区域的腐蚀电流密度及电化学阻抗进行了测试分析;采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察了焊接接头腐蚀前后的金相组织和微观形貌;采用X射线应力测定仪测定了焊件不同区域的残余应力.结果表明:16Mn钢摩擦螺柱焊接件在焊缝区晶粒最为细小,组织最为致密;另外,焊件上的残余应力均呈现为压应力,且在焊缝处的压应力最小(-96MPa);SVET和LEIS试验结果表明,焊缝处的腐蚀电流密度最小,约为0.3μA/cm^2,局部阻抗值最大,约为169kΩ.这说明在焊件接头各区域中,焊缝处的耐腐蚀性最好,原因可能是焊缝区的微观组织比较致密,并且残余应力较小. 展开更多
关键词 摩擦螺柱焊 微观组织 残余应力 扫描振动参比技术 局部电化学阻抗谱
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基于Abaqus的水下摩擦螺柱焊焊接过程仿真 被引量:5
18
作者 高辉 焦向东 +1 位作者 周灿丰 李冠群 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期50-54,3,共6页
采用Abaqus有限元计算软件,对摩擦螺柱焊的焊接过程进行了仿真研究.通过在Abaqus/stand算法的基础上利用Python脚本编程实现了参数化建模、网格自动重划分以及结果映射、散热边界自动选取等功能,有效解决了焊接过程中由于材料大规模非... 采用Abaqus有限元计算软件,对摩擦螺柱焊的焊接过程进行了仿真研究.通过在Abaqus/stand算法的基础上利用Python脚本编程实现了参数化建模、网格自动重划分以及结果映射、散热边界自动选取等功能,有效解决了焊接过程中由于材料大规模非线性塑性变形导致的计算收敛困难问题.仿真计算获得的螺柱塑性变形情况与实际焊接结果基本一致,有效证明了该有限元模型的合理性.另外,通过对焊接温度场及应力场结果的分析,较好的解释了干式环境和有水环境下采用相同焊接工艺参数的焊接接头质量存在差异的现象,这对摩擦螺柱焊技术的水下应用及其工艺参数研究具有重要的指导意义. 展开更多
关键词 摩擦螺柱焊 有限元 非线性 Python脚本 水下焊接
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摆动电弧传感器及其信号处理 被引量:6
19
作者 胡胜 罗雨 +2 位作者 焦向东 周灿丰 张中亮 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期59-61 65,共4页
介绍了一种适用于窄坡口管道焊接的摆动电弧传感器,利用这种传感器在短路过渡模式下进行焊接试验,通过使用低通滤波和不同小波对实验中的焊接信号进行降噪,并利用区域积分均差值法提取焊枪左右偏差电流,分析不同滤波方法的效果.试验结... 介绍了一种适用于窄坡口管道焊接的摆动电弧传感器,利用这种传感器在短路过渡模式下进行焊接试验,通过使用低通滤波和不同小波对实验中的焊接信号进行降噪,并利用区域积分均差值法提取焊枪左右偏差电流,分析不同滤波方法的效果.试验结果表明,采用coif5小波能够有效滤除信号中的高频噪声,同时保留信号原有的特征,为焊枪偏差信息的提取提供了依据. 展开更多
关键词 摆动电弧传感 信号处理 小波降噪
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摆动电弧传感的窄坡口GMAW过程系统建模和仿真 被引量:3
20
作者 罗雨 张中亮 +2 位作者 周灿丰 焦向东 杨成功 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期5-8,共4页
为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真.针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电... 为了研究窄坡口对焊接过程的影响规律,根据焊接的能量平衡和熔滴平衡等原理对基于摆动电弧传感的GMAW系统进行数值仿真.针对焊炬高度的大小随着焊炬在坡口中的摆动不断变化,建立了包括焊炬摆动、电弧长度、电弧非线性负载及弧焊电源-电弧四个子系统的数学模型.并将此数学模型转换为Matlab/simulink环境下,涵盖整个焊接回路的GMAW系统动态特征仿真模型.结果表明,当焊接工艺参数相同时,运行系统仿真模型,可以获得和实际焊接试验基本相同的电流、电压波形数据. 展开更多
关键词 摆动电弧传感 窄坡口 数学模型 仿真
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