分析bp神经网络在pdc钻头真空扩散焊接工艺试验中的应用研究

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学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年4月第32卷第2期JournalofOilandGasTechnology(J．Jp1)Apr．2010Vol。32No．2BP神经网络在PDC钻头真空扩散焊接工艺试验中的应用研究．鄢仁生，杨雄，逯瑞虎(长江大学机械工程学院，湖北荆州434023)卢红喜(西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安710071)[摘要]在PDC钻头真空扩散焊接工艺试验的基础上，采用基于MATLAB的BP神经网络，研究了PDC钻头真空扩散焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对焊接接头抗剪强度的影响，优化了PDC钻头真空扩散焊接工艺参数，并对各种焊接工艺参数下的接头抗剪强度进行了预测，其结果与实际试验测试的结果较一致，误差均小于5，在工程应用允许范围内，表明网络优化测试的结果非常准确，为PDC钻头真空扩散焊接的最佳工艺方案选择提供一种新的方法。[关键词-IPDC钻头；真空扩散焊；BP神经网络；MATLAB；创新实验[中图分类号]TE921[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2010)02—0373—03基于MATLAB的BP网络模型L】]对多个变量的系统进行有效的分析，以PDC复合片和YG11硬质合金真空扩散焊接为研究对象，通过建立三层BP神经网络模型，采用MATLAB机软件模拟获得神经网络的样本信号，对神经网络模型进行训练，旨在为PDC钻头真空扩散焊接工艺参数的选择提供新的方法。以焊接中的抗剪强度为目标，以影响焊接质量的主要3个参数(焊接温度、焊接压力和焊接时间)为输入变量，利用神经网络的函数逼近功能，对PDC复合片和YG11硬质合金真空扩散焊接模型进行了优化设计，得到了最佳抗剪强度的工艺参数组合[1]。并将神经网络测试的结果与实际实验测试的结果进行验证，表明优化结果是准确有效的。1试验基本条件该试验以PDC复合片和YG11硬质合金为研究对象，在V～WSH650多功能真空扩散焊机上焊接，采用45gm厚度的Ni箔作中间层材料，全部试验在1．2×10—2Pa的真空度下完成。2约束条件和优化目标建立通过对真空扩散焊接工艺参数研究发现：焊接温度超过750℃时，会造成金刚石的石墨化，焊接温度低于650℃时，得不到高强焊缝；焊接压力过高对提高焊接质量的意义不明显，造成能源浪费，焊接压力过低又会造成PDC复合片、YG11硬质合金以及中间夹层的接触不充分，严重影响焊接质量；焊接时间过短，达不到焊接质量要求，焊接时间过长，会损耗大量试验时间。因此，变量范围的选择根据理论分析，确定为650℃≤焊接温度≤750℃，90MPa~焊接压力≤150MPa，lh≤焊接时间≤6h。抗剪强度是评判真空扩散焊接质量一个最具代表性的指标，因此该试验以焊接接头的抗剪强度作为评判焊接质量的标准。为满足目前石油钻井工程的要求，将焊接接头抗剪强度作为焊接质量指标要求加以限制，即焊接接头抗剪强度≥500MPa。[收稿日期]2009—12—20[基金项目]全国大学生创新实验计划项目(2oo8oao)。[作者简介]鄢仁生(1986一)，男，2006级学生，现主要从事石油机械方面的学习及研究。 学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2010年4月3BP神经网络模型方案设计采用三层BP神经网络，利用神经网络的函数逼近功能，与MATLAB软件相结合，完成PDC复合片和YG11硬质合金真空扩散焊接工艺参数的优化设计，其神经网络模型为：输入层，3个神经元即焊接温度、焊接压力和焊接时间3个参数；隐含层，7个神经元，输出层，1个神经元(即抗剪强度)。设所有神经元的传递函数均用逻辑函数，即：1，(z)一寿一。。