基于磁场信号的铝合金点焊过程熔核反演成像

《基于磁场信号的铝合金点焊过程熔核反演成像》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要铝合金点焊以其生产效率高易于实现自动化的优势在汽车、航空航天领域得于广泛应用。但由于铝合金自身物理化学的特点以及受现阶段焊接装备的先进程度的制约，铝合金点焊是一个高度非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素相互影响的过程，而且点焊形核过程处于封闭状态，故对熔核形成过程中物理量的监测有重要的意义。本研究分析研究了反演理论，计算机断层成像原理及其重建算法并率先把相关理论引入铝合金电阻点焊领域。根据电磁场基本理论，从比奥．萨伐尔定律及相关理论出发，根据铝合金点焊的特点提出建模参数与简化条件，建立了铝合金点焊焊接回路空间磁场的正演模型。设计了基于虚拟仪器LabVIEW、DAQ2

2、000系列采集卡及霍尔传感器的磁场阵列的信号采集系统，并利用科学计算软件Matlab进行了数学建模及数据处理，实现了焊接过程空间磁场数据采集的高速、有效，保证了数据处理的计算精度。在正演计算的基础上，利用离散化手段建立了铝合金点焊熔核的面电流密度与磁感应强度的反演数学模型，并根据计算机断层成像技术的ART算法用Matlab编程实现反演计算，以可视化的手段直观的显示熔核面电流密度分布。最后通过实验，验证了本研究正反演理论模型的正确性，算法的可行性和有效性，为监测铝合金点焊熔核形成过程提出了一种新的研究方法及手段。关键词：点焊；铝合金；熔核：磁场信号；反演；成像ABSTRACTAl

3、uminumalloyspotweldingiswildlyimplementedinautoandaerialindustrybecauseitisaweldingtechniquewhichiseasytobeautomatized．Owingtothephysicalandchemicalcharacteristicofaluminumalloyandrestrictedbytheweldingmachines，aluminumspotweldingisaprocesswithhighnon-linearity,coupledwithmanyparametersandaf

4、fectedbylotsofrandomfactors．Besides，theformingprocessofthenuggetcannotbeinspecteddirectly．Therefore，ithasvitalsignificancetoinspecttheformingprocess．Theinverseproblem，basicprinciplesofComputerizedTomography,andreconstructionalgorithmareanalyzedinthisresearch．Therelatedtheoriesareimportedinal

5、uminumalloyspotweldingatthefirsttime．AccordingtotheBiot．Savartlawandrelatedelectromagnetictheory,moldparametersandpredigestionconditionsalebroughtforwardbasedonthecharacteristicofaluminumalloyspotwelding．AforwardmodelofmagneticfiledinaluminumalloyRSWaresetup．Adatasamplingsystembasedonvirtual

6、instrumentLabVIEW,DAQ2000seriesdataacquisitionhardwareandHollsensorsarrayisdesignedtoinspectthemagneticfield．ThescientificcomputingsoftwareMatlabisimplementedtosetupamathematicalmodelandmakedataprocessing．Thisdatasamplingandprocessingsystemactualizedthehighspeedsamplingandhighprecisiondatapr

7、ocessing·Onthefoundationofforwardmodel，areversedmodelissetupbydiscretemethod．Thereversedmodelestablishedthefunctionrelationshipbetweenplatecurrentintensityofthenuggetandmagneticintensityin3Dspace．Eventually,allthedataprocessingwillbeactualizedwithM