基于磁场的电阻点焊熔核反演成像的研究

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1、基于磁场的电阻点焊熔核反演成像的研究StudyOilInversionImagingofNuggetinRSWbasedonMagneticField学科专业：材料加工工程研究生：李洋指导教师：单平教授天津大学材料科学与工程学院二零一零年六月一夸一苓牛六月I■。I，～‘^独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗苤鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

2、明并表示了谢意。学位论文作者躲，鲻签字嗍加加年‘月c矿日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解苤鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)⋯⋯躲舒签字日期：扣Cb年‘月f岔El导师签名：o／哮节签字日期i≥以9年二月‘驴日l中文摘要电阻点焊是焊接技术的重要组成之一，广泛的应用于汽车制造、航天航空、原子能等领域。电阻点焊是一个力、热、电、磁、相变

3、等多因素耦合的复杂过程。由于其过程非常短暂，且无法直接观测熔核，对其进行有效的质量检测就存在一定的困难。尽管现阶段点焊质量检测技术取得了一定效果，但仍存在一些不足。因此本文引入反问题理论，将反问题理论、电磁理论以及点焊温度场结合起来，利用点焊时产生的磁场反演计算熔核截面上电流密度分布，以反演图像直观地判断焊点质量，为判断点焊质量提供新依据。本文首先利用毕奥一萨伐尔定律建立了熔核周围磁场和产生该磁场的电流的之间的正演模型，并通过实验验证模型的可靠性；然后，根据电磁理论建立了反演模型，分析该反演问题的不适定性。为了解决不适定性，本文利用有限差分法模拟了点焊熔核截

4、面的温度场分布，将温度场分布与反演模型结合起来；再次，利用正则化方法求解点焊熔核截面电流分布。最后，利用模拟实验和点焊实验验证，在不同的电流参数和磁场传感器阵列下，利用Matlab处理数据，将磁场信号反演为熔核截面的电流分布，并以图像直观的显示出来，分析不同电流条件下的反演图像特点、传感器阵列排布对反演结果的影响以及反演图像与焊点质量之间的关系。实验表明：反演图像在一定程度上反映了熔核截面电流分布特点，可以作为判断点焊质量的依据；在模拟实验中，传感器阵列对反演情况无明显影响，但点焊实验中，传感器阵列对反演有较大影响，在误差较大的区域，反演效果较差。将反演理论

5、和正则化方法用于电阻点焊反演成像的研究尚处于起步阶段，一些算法、模型尚不完善，因此其还有很大的研究空间，还需进一步的研究。～上关键词：电阻点焊：质量监测；反问题理论；反演成像；温度场i气k．ABSTRACTResistancespotweldingisoneoftheimportantpartsinthefieldofweldingtechnologies．Thespotweldingprocessisacomplicatedphenomenon，whichinvolvesthemechanical，thermal，electrical，magnetican

6、dmetallurgicalfactors．Becausetheprocessisephemeralandweldingjointregionisclose，itisdifficulttomonitortheweldqualityeffectively．Althoughthecurrentqualitydetectiontechniqueshavemadecertaineffect，theystillhavesomeshortcomings．Thispaperintroducestheinverseproblemtheory,combinesinversep

7、roblemtheorywithelectromagnetismandtemperaturefield，andutilizesthemagneticfieldduringspotweldingtocalculatethecurrentdensitydistributioninnuggetcross-section．TheinversionimageCanbeusedtoevaluatethespotweldintuitively,whichprovidesnewcriteriontojudgetheweldquality．Firstly,thispapere

8、stablishestheforwardmodel，