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大尺寸焊接結構件高效建模方法
由于大尺寸焊接結構尺寸較大、結構復雜，所以其有限元建模過程難度較大，利用計算機編程技術對整個建模過程進行參數化設計，將復雜的結構轉化為典型的簡單結構，使得整個有限元仿真過程更加簡單、效率更高。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
由于大尺寸焊接結構尺寸較大、結構復雜，所以其有限元建模過程難度較大，利用計算機編程技術對整個建模過程進行參數化設計，將復雜的結構轉化為典型的簡單結構，使得整個有限元仿真過程更加簡單、效率更高；同時有限元分析對網格模型的要求高，需要在保證計算精度的前提下保證計算效率，使用網格過渡技術，保證熱源影響大的區域使用精細的網格，熱源影響小的區域使用較粗的網格，從而達到相同網格條件下更精確地計算結果與更高的計算效率。例如《大型復材工裝焊接工藝研究》項目，針對大型復合材料結構件Invar合金模具手工電弧焊焊接工藝進行研究，采用高效建模的手段對研究對象進行模擬分析，降低時間與材料等方面的成本。采用實驗與仿真并行，理論分析、實驗研究、仿真分析相結合的技術路線開展 Invar 合金試板件手工焊接工藝參數探索。
三、創新點及主要技術指標
創新點：參數化建模，縮短建模周期；采用非均勻過渡性網格以控制計算量，在保證計算精度的前 提下壓縮計算量，采用多 CPU 并行計算以提高計算效率。
技術指標：建模效率提高 30%，計算效率提高 30%。
四、知識產權及獲獎
論文10余篇，其中典型示例如下：
Modeling and simulation of the columnar-to-equiaxed transition during laser melting deposition of Invar alloy
Stochastic Modeling Columnar Dendritic Grain Growth in the Weld Pool of Al-Cu alloy
專利：
基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數模型的構建方法
一種焊接過程氣孔形成與演變的二維計算機模擬方法
南京航空航天大學
2022-08-12
技術需求：智能焊接機器人
智能焊接機器人：帶有視覺識別和激光掃描系統，能自動識別待焊接特征，通過視覺識別粗略判斷零部件特征，在此基礎上利用激光掃描精確確定焊接位置，對大型零部件進行自動特征識別和焊接，提高小批量產品的焊接速度和質量。
威海威力風機有限公司
2021-06-30
輕合金表面微弧復合處理設備及工藝技術開發
微弧復合處理（Micro-arc Composite Ceramic，MCC）技術將不需前處理的微弧氧化與靜態防護性能優異的有機物涂裝技術相結合，在鋁、鎂合金表面制備具有高性能、多用途的陶瓷有機復合涂層，性能明顯優于單一微弧氧化或傳統涂裝工藝。研究團隊近年來承擔了科技部“十五”科技攻關計劃項目、國家科技攻關計劃引導項目、國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目、科技部“十一五”科技支撐計劃項目及科技部國際合作計劃等項目。微弧復合處理工藝簡單、環保、無排放，處理效率高，涂層綜合性能優異，以及對材料的適應性強（復雜構件或深孔管件）等優點，開發的設備運行穩定，已成為業界認可的鋁、鎂合金“環保型”表面處理技術，由在機械、汽車、國防、電子、航天、航空及建筑等領域有著極其廣泛的應用前景。
南京工業大學
2021-04-13
超（超）臨界機組關鍵高溫設備完整性與壽命評估技術
成果的背景及主要用途： 作為國家中長期科學技術發展的 11 個重點領域之首的能源領域，發展高效 潔凈超(超)臨界燃煤發電機組是實現節能減排的重要途徑，而蒸汽溫度和壓力的 提高使得高溫管道等設備的服役環境更加惡劣，特別在最薄弱的焊接接頭部位， 頻繁的早期失效事故引起的機組非計劃停運往往造成巨大的經濟損失，甚至導致 嚴重的人員傷亡。因此，對設備進行科學準確的評估與預測，避免突發性的早期 失效，是保證機組安全運行的關鍵。 技術原理與工藝流程簡介： 該項目在國家自然科學基金委、天津市科委及電力行業的大力支持下，針對 超(超)臨界機組關鍵高溫設備，探明了耐熱鋼焊接細晶區 IV 型開裂、焊縫內部 埋藏裂紋、插套焊接頭振動疲勞開裂等典型早期失效的產生機理，并提出了耐熱 鋼焊接工藝、現場局部熱處理規范、插套焊焊接工藝與焊趾熔修用焊接材料等相 應的延壽技術；開發了在役高溫設備實時老化性能的微創測試技術與設備，建立 了基于蠕變損傷累積的剩余壽命評估技術；揭示了殘余應力和拘束水平對蠕變裂 紋擴展行為的影響機制，建立了定量考慮這兩者影響的高溫缺陷壽命預測模型， 豐富了高溫壽命評估方法。與國內外同類技術相比，該項目提出的壽命預測模型 的精度大大提高，延壽技術更科學、全面、有效。 技術水平及專利與獲獎情況： 經專家鑒定，達到了國際先進水平。該項目共申請國家發明專利 11 項（已 授權 4 項）、獲軟件著作權 3 項；發表論文 31 篇，其中 SCI 論文 12 篇，EI 論 文 9 篇，并多次在國內外學術會議上做大會報告。 應用前景分析及效益預測： 該項目推動了我國超(超)臨界機組高溫部件壽命評估與延壽技術的發展，解 決了超(超)臨界機組目前面臨的早期失效難題，不僅可保證機組的安裝質量，而 83天津大學科技成果選編 且減少了不必要的返修，減少機組因非計劃停運和檢修周期超期帶來的巨大發電 損失，對機組的安全經濟運行具有重要意義。 應用領域：新技術 技術轉化條件： 近三年來，該項目開發的壽命評估軟件與延壽技術在全國 10 個省市的 16 個電廠得到應用，經濟效益達 2.3 億元，取得了顯著的社會經濟效益。 合作方式及條件：根據具體情況面議
天津大學
2021-04-11
線控電動汽車用弧面二自由度永磁輪轂電機研究
本文提出了一種用于線控電動汽車的新型弧面二自由度永磁輪轂電機,能夠實現旋轉和偏擺兩自由度運動,極大程度簡化了車輛的機械傳動系統.給出了典型拓撲結構,介紹了基本工作原理,重點闡述了偏擺力的產生機理.通過理論分析與推導,得到了偏擺力的近似解析表達式,與有限元仿真結果一致.對于偏擺力存在波動的問題,主要通過優化電機結構參數進行改善,其中定子齒頂部形狀對偏擺力影響較大,特別是槽口寬度和齒尖厚度.經過合理的優化,該電機可以實現較恒定的偏擺力輸出.
哈爾濱工業大學
2021-05-04
線控電動汽車用弧面二自由度永磁輪轂電機研究
本文提出了一種用于線控電動汽車的新型弧面二自由度永磁輪轂電機,能夠實現旋轉和偏擺兩自由度運動,極大程度簡化了車輛的機械傳動系統.給出了典型拓撲結構,介紹了基本工作原理,重點闡述了偏擺力的產生機理.通過理論分析與推導,得到了偏擺力的近似解析表達式,與有限元仿真結果一致.對于偏擺力存在波動的問題,主要通過優化電機結構參數進行改善,其中定子齒頂部形狀對偏擺力影響較大,特別是槽口寬度和齒尖厚度.經過合理的優化,該電機可以實現較
哈爾濱工業大學
2021-01-12
8軸智能視覺焊接機器人
八軸智能視覺焊接機器人是一種八自由度專用機器人，中六軸屬于焊接機器人，另外二軸 屬于焊接變位機，使得系統能夠實現焊接機器人與變位機協調運動，其針對體系結構、機械結 構、示教再現理論、軌跡規劃和優化方法、軌跡跟蹤控制策略等機器人關鍵共性理論和技術展 開研究，采用運動控制卡的方式來實現對機器人空間位置與速度的控制。焊接變位機同焊接機 器人配合，擴展了焊接機器人的工作空間，提高了焊接生產效率和焊接質量。 本系統采用接觸式焊縫跟蹤與攝像機焊縫跟蹤系統相結合，焊前對焊縫進行數據及圖像 采集，通過計算機軟件對焊縫數據及圖像進行處理，生成虛擬焊縫。由虛擬焊縫識別系統控制 執行機構在焊接時進行焊縫跟蹤，提高焊縫質量。八軸智能視覺焊接機器人主要應用于汽車及 其零部件行業和工程機械行業。機器人編程采用示教再現方式，可以通過示教盒直接編程也可 以進行離線編程，實現點位和連續軌跡勻速控制；在焊槍部分安裝人體紅外感應開關，保證工 作人員安全問題；將視覺傳感器作為測量工具來測量機器人末端或是目標的位置，利用視覺信 息來控制機器人末端執行器相對目標或是目標特征的相對位置和姿態，從而減少抓取錯誤及失 誤。
華東理工大學
2021-04-11
智能化多機器人協作焊接系統
自主研發了多機器人協作焊接系統，其中機器人控制器自主研發，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協作焊接的機器人均為國產6軸通用該機器人，多機器人系統的各項性能指標對照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術指標達到國外領先品牌同等技術水平。具體技術指標： ① 變位機（夾持）機器人支持6維力-力矩傳感器，實時補償估計偏差； ② 焊接機器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺機器人協作； ④ 可根據應用需求開發新場景控制程序。
東南大學
2021-04-11
智能焊接制造關鍵技術及產業化
成果簡介： 研發采用視覺伺服方法進行焊接機器人的焊縫跟蹤控制以實現真空腔體的智能化焊接。為了適合高速處理焊前的對接焊縫圖像和處理多種焊縫圖像，研發基于區域的焊縫圖像處理算法和基于邊緣的焊縫圖像處理算法。研發根據焊縫圖像的特點定義焊縫的位置偏差和角度偏差，在此基礎上設計焊縫跟蹤控制器。進而，利用視覺伺服方法進行焊接機器人的焊縫跟蹤控制，實現智能
南京工業大學
2021-01-12
一種便于焊接布局的集成電路
本實用新型公開了一種便于焊接布局的集成電路。包括處理信息電路、具有二極管和電容的采集信息電路和功能接口，采集信息電路中各個電容平行布置，且同一極性電極設置朝向相同，各個電容和二極管的負極設置朝向相同，各個電容和二極管的正極設置朝向相同；所述功能接口和采集信息電路分別布置在處理信息電路兩側；處理信息電路包括微處理器TMS320F2812和RISC處理器S3C44BOX，所述微處理器和所述RISC處理器之間通過各自的引腳相互連接。本實用新型實現了焊接布局的方便，增強了電路板的工作穩定性，同時提高了其綜合工作性能。
浙江大學
2021-04-13