基于凸型线圈双向电磁力加载的管件电磁翻边成形

传统线圈电磁力单一导致管件翻边角度不佳。本文提出采用凸型线圈管件翻边的方法,通过设计新型线圈,同时为管件翻边提供双向电磁力。建立了两组模型,分别采用传统线圈和凸型线圈驱动管件发生电磁翻边成形,探讨分析了两组管件模型翻边成形过程中的电磁力矢量以及变形速率的变化。结果表明,凸型线圈加载管件翻边时提供的双向电磁力极大地提高了管件变形的流动性,从而提高了翻边角度。此外,相同放电参数下基于凸型线圈的管件翻边角度较传统线圈提高了1.25倍。显然,新型线圈能够在一定程度上改善管件电磁翻边的质量问题,为电磁翻边成形的工业化应用提供更多可能。

联邦边缘智能网络碳排放评估及优化

近年来,通信技术的持续演进导致通信网络的能耗显著增加。随着人工智能(AI,artificial intelligence)技术与算法在通信网络中的广泛应用和深度部署,未来6G智能通信网络架构和技术演进将对通信网络的节能减排带来更为严峻的挑战。基于边缘计算和分布式联邦学习的联邦边缘智能(FEI,federated edge intelligence)网络已被普遍认为是实现6G网络内生智能的关键路径之一。然而,如何评估和优化联邦边缘智能网络的综合碳排放量仍然是一大难题。为解决该问题,首先,提出了一种联邦边缘智能网络碳排放评估框架和方法。其次,基于该评估框架和方法提出3种联邦边缘智能网络碳排放优化方案,包括动态能量交易(DET,dynamic energy trading)、动态任务分配(DTA,dynamic task allocation)和动态能量交易与任务分配(DETA,dynamic energy trading and task allocation)。最后,通过自行搭建的真实硬件平台,并利用真实世界的碳强度数据集进行联邦边缘智能网络生命周期碳排放仿真。实验结果表明,3种优化方案均能在不同场景和约束条件下显著减少联邦边缘智能网络的碳排放,为下一代智能通信网络的可持续发展和实现绿色低碳6G网络提供了依据。

电磁脉冲强化中螺线管线圈缠绕的对比研究

为探索更好的螺线管线圈缠绕方式,从热力学、空间占有率和绕制角度考虑,分析得到矩形截面铜导线更适合绕制电磁脉冲螺线管线圈,运用有限元软件仿真模拟了5种缠绕形式的螺线管线圈在6 kV电压的电磁脉冲情况,对线圈及棒件受到的电磁力进行了对比分析。发现在单根导线中,平式缠绕导线的受力更小;在双根导线情况下,单层并联缠绕整体优于双层并联缠绕。在实验中采用棒件电磁脉冲表面强化技术,结果表明,在电磁力作用下导线的变形与电流热效应产生的温升是使螺线管线圈损坏的主要原因,双根导线单层并联缠绕的螺线管线圈性能更好且具有较长的使用寿命。电磁脉冲可以使钛棒的维氏硬度提升约15%,但过度加工会使硬度下降。

增强现实环境下装配操作感知方法研究

现有的自然虚拟装配操作交互模型对双手协同操作和单步操作工作量的表达存在不足,针对这个问题,提出增强现实装配操作感知模型,实现机械装配操作参数化表达。提出基于装配运动特征的虚拟物体位姿计算方法,建立模型的真实手部元素与被操作虚拟物体元素的运动关联,满足模型对虚拟物体位姿求解的需求。提出基于模型元素的模型关键状态计算方法,满足模型运行需求。开发了应用案例,实验表明,模型可表达五种常见装配操作,满足装配培训需求。

跑道型线圈板料电磁成形磁场分布的调控

为有效调控跑道型线圈电磁成形过程中合金板料的变形行为,采用实验-模拟与理论计算的方法揭示了板料与线圈装配的相对位置对电磁力、电流密度、变形速度和成形高度的影响规律,推导出线圈中心面空间磁感强度的工程计算模型。随着板料装配时偏置量的增大,电磁成形试样变形区的最大高度差逐渐减小,试样由“内低外高”转变为“外高内低”;电磁力密度峰值从板料内侧向中心移动。偏置量为2.5~3.0 mm时,两侧高度差存在最小值;偏置量为3.0 mm时,板料的横向变形速度趋近于0,电磁力沿板料中心轴对称分布。基于跑道型线圈磁感强度工程模型推导了磁感强度对称中心区位置与线圈直段半长、匝间距、中心距及板料装配间隙的关系,确定最佳偏置量为2.2~3.9 mm。该结果与模拟实验结果相符合,证实了模型的可靠性。

电塑性轧制加电装置设计及实验验证

为满足电塑性轧制中高能脉冲电流的高效传输和靶向作用,提出一种电塑性轧制加电装置,并利用ANASYS有限元分析软件对轧辊与轧件的电流场和温度场进行了仿真分析。通过变参数多工况模拟,研究了不同参数对电极与轧辊、轧辊与轧件接触处电流集中的影响、轧件塑性变形区内电流非均匀分布区的影响规律以及轧辊和轧件的温升情况。基于此,搭建了二辊电塑性轧制实验平台,并以AZ31镁合金板材为对象,验证了新的加电方案可以有效遏制AZ31镁合金轧制过程中边裂现象的发生,从而大幅度提升了镁合金板材的成形效率与质量。

铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究

目的解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。方法利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势,提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形,采用实验手段研究了放电电压和放电次数对零件贴模精度和厚度分布的影响。结果随着放电电压的增大,零件的成形深度增大。在单次放电8kV下,板料最大成形深度达到模具深度的97%,连续3次放电8kV后,零件通道填充率达到89.7%。建立了与物理实验模型一致的电磁-流体-结构的多物理场耦合仿真模型,发现冲击液体对板料施加的瞬态压强超过200MPa,板料最大变形速度达到40.5m/s。模拟得到的板料变形轮廓与实验结果一致,证明了多物理场耦合仿真模型的准确性。结论电磁冲击液压成形是一种新型的高速成形方法,能够实现铝合金阵列微结构零件的精确制造,为提高复杂薄壁难变形构件的成形性能和精度提供了新的技术手段。

双线圈与单线圈磁脉冲辅助微冲裁对比与分析

为进一步研究磁脉冲辅助微冲裁工艺,提出使用双线圈替代单线圈的磁脉冲辅助微冲裁方法,采用对比试验的方式进行了成形孔宏观效果及冲裁断面质量分析,从而对双线圈与单线圈成形率与冲裁断面质量优劣进行了对比。结果表明,在成形孔的宏观效果方面,双线圈的孔成形率远高于单线圈,双线圈的应用提高了磁脉冲辅助微冲裁的能量利用率。单线圈磁脉冲辅助微冲裁的冲裁断面光亮带占比最高仅有15.3%,而双线圈的冲裁断面光亮带占比最高高达59.6%,双线圈冲裁质量远优于单线圈。

基于双向电磁力加载的板件电磁胀形均匀性研究

为解决传统板件在电磁胀形中变形不均匀的问题,提出一种基于双向电磁力加载的板件电磁胀形方法。通过COMSOL模拟软件建立了板件电磁胀形的二维轴对称仿真模型,在阐明板件电磁胀形基本原理的基础上,研究了系统结构参数对板件成形均匀性的影响,并与传统电磁力加载方式进行了对比分析。结果表明,双向电磁力加载可有效抑制板件中间区域的凸起,使得板件成形均匀性大幅度提高。在胀形高度保持一致的情况下,板件最大均匀变形区域由22.5 mm增加到61.2 mm,增加为原来的2.7倍。因此,通过设计合理的系统参数,双向电磁力加载方法可改善板件电磁胀形均匀性不足的问题。

铝合金双曲率薄壁件电磁渐进辅助拉伸成形工艺方案设计与开发

目的针对铝合金双曲率薄壁件传统拉伸成形工艺成形均匀性差的问题,提出一种采用电磁渐进辅助拉伸成形的高精度成形工艺。方法设计电磁渐进辅助拉伸成形工艺方案,基于有限元仿真软件LS-DYNA R13.0,建立拉伸成形和电磁成形有限元模型。通过数值仿真研究线圈移动路径和放电电压组合对成形质量的影响以及薄壁件的整体贴模成形过程和等效塑性应变。结果与单程放电相比,双程放电能够大幅度提高板材变形均匀性。与以中间值电压连续放电以及先大电压后小电压的放电电压组合相比,在先小电压后大电压的放电电压组合下,板材的成形质量更高。选择线圈双程顺序移动路径和7 kV-10 kV放电电压组合,通过10次拉伸和9层54次放电,得到了减薄率仅为3%的贴模性良好的双曲率薄壁件。变形量基本呈现随着放电层数的增加而不断降低的趋势。电磁放电仅扩展更大的塑性应变区域,不改变已贴模区板材的塑性应变值。结论与拉伸成形相比,电磁渐进辅助拉伸成形工艺有效提高了板材的塑性变形程度并极大控制了回弹的发生。

铝合金板料成形间距对逐点连续电磁成形过程的影响规律

电磁成形具有高速成形和提高材料塑性成形性能的特点,非常适用于准静态下难加工轻质铝合金材料的成形。在电磁系统中加入集磁器可以实现对工件的局部加工,但当电磁集中在小区域内多次成形时,由于两个成形点的距离较小,存在局部变形相互影响的区域,从而影响板料成形的均匀性。为研究逐点连续电磁成形过程中局部变形之间的相互作用机理,采用数值模拟结合实验验证的方法,探究了金属板料小区域逐点连续电磁成形过程中的变形行为,揭示了成形间距对板料成形涉及的电磁力、应变和最终成形效果的影响规律。研究结果表明,在单次电磁成形时,板料受到的电磁力呈环状分布,成形点中心受到径向与切向压应变和轴向拉应变,成形点四周受到径向拉应变和轴向与切向的压应变。在多次成形时,随着两成形点间距减小,板料在第二次成形时受到变形区的影响,影响间距为14 mm,板料中心所受的径向压应变和轴向拉应变增大,板料电磁力逐渐增大。第二成形点中心的成形高度随着两成形点间距的增加逐渐增加,两个成形点衔接处的凹槽深度也越深,而两个成形点衔接处的径向拉应变随着成形间距的增加表现为先增大后减小的趋势。本研究为在铝合金板料多点电磁成形过程中两点变形间距对电磁力和成形效果的影响提供了理论依据。

多道次冲压与电磁渐进成形复合工艺下薄壁椭球件塑性变形机制

为解决大尺寸变曲率薄壁椭球件常规成形易失稳起皱、尺寸超差和装备复杂等问题,提出了多道次冲压与采用环形线圈渐进成形制造薄壁椭球件的方法。采用ANSYS和ABAQUS软件联合分析了准静态冲压和线圈多次放电对零件不同区域应力应变状态和成形质量的影响。结果表明:环形线圈正对的板料区域在电磁力作用下发生高度变形,材料周向压应力出现高频振动并大幅度衰减,有效抑制了起皱产生。传统直接冲压高度为60 mm时,板料起皱位移可达7 mm。采用多道次冲压与电磁成形复合的方法,零件起皱被完全抑制。采用有限元模拟得到的最佳工艺参数,建立了实验工装并获得表面光滑的椭球形零件。

基于视觉传感的焊缝智能检测技术展望

文中通过阐述视觉传感焊缝智能检测技术的原理、优缺点及人工检测对比,视觉扫描工件焊缝后再结合各种算法精确计算实际扫描焊缝的模型及与理论模型比对差异,以达到检测实际焊缝外观是否满足标准要求的目的,同时对视觉传感焊缝智能检测技术应用现状及可行性进行了分析,最终展望了视觉传感焊缝智能检测在轨道行业的应用前景。

基于遗传算法优化稀疏分解的防护涂层测厚研究

针对采用高频超声水浸法检测装配式钢结构的防护涂层厚度的仿真试验中,防护涂层的界面反射回波相互混叠,导致无法提取涂层的时域信息的问题,利用基于遗传算法优化稀疏分解中的匹配追踪过程对混叠信号进行分离与重构。该算法在构建的Gabor原子库中,利用遗传算法对最佳原子参数的搜索过程进行优化,同时将传统稀疏分解匹配追踪算法中的内积运算优化为互相关运算,从而优化了稀疏分解的运算效率。与金相检测涂层厚度的结果相比较,该改进算法的检测相对误差为2.50%,在可接受的范围内,且较传统稀疏分解匹配追踪算法5.01%的检测相对误差的检测精度高,同时运算速度得到较大提升。

基于Python的通信网络安全漏洞扫描方法

常规的通信网络漏洞扫描方法只能生成安全漏洞载荷单元,不能阻止恶意载荷单元的传播,导致漏洞信息扫描量较小。为此,设计了基于Python的通信网络安全漏洞扫描方法。首先,使用专业的漏洞扫描工具来扫描通信网络漏洞信息,生成安全漏洞载荷单元,使用防火墙和入侵检测系统(IDS/IPS)来监控和阻止恶意载荷单元的传播,并过滤、检查所有入站和出站流量,确保只有授权流量可以通过。然后,使用Python编写脚本,利用常见的字典和暴力破解方法来获取弱口令,及时发现并提醒用户更换强密码,再通过发送特定的请求来扫描端口处安全漏洞。实验结果表明,该方法漏洞信息扫描量的均值为4.12 Mb,明显高于对照方法,说明该方法更符合实际应用需求。

高能率冲击液压成形设备设计及复杂铝合金零件成形

通过结合液压成形柔性介质优势和高速成形高应变速率优势,提出了一种新型高能率冲击液压成形技术和装备,该技术能够提高材料的塑性成形能力,同时具有回弹小,无需密封,良好的表面质量,非常好的小特征填充能力等特点,能够解决传统落压成形技术制造铝合金复杂航空钣金零件过程中存在的起皱、开裂和需要大量人工辅助的问题。首先对单冲击体和双冲击体2种冲击形式的冲击传载特性进行了深入研究。研究发现,大质量单冲击体液室压力保持效果好、液固界面压力倍增系数高、能量利用率高。在此基础上研制了新型冲击液压成形设备,通过采用气液组合驱动方法实现了高压高速驱动,设备冲击能量为225 kJ,液室直径250 mm,液室峰值压力可达1000 MPa以上。不同于以往设备主要用于实验研究,该设备能够实现高能率冲击液压成形技术的工业化生产。最后进行了工艺验证,通过两道次成形获得了完好的5A06铝合金航空复杂薄壁口框零件,解决了落压成形存在的问题,加工效率提高了4倍以上。

1×××/7×××系铝合金液-固铸轧复合模拟研究

结合双辊立式铸轧机设备和技术参数,通过流-固耦合的方法进行了变参数正交模拟研究,揭示了1×××系铝液浇铸温度和铸轧速度对铸轧复合区内温度场、流场的影响。研究结果表明,最优铸轧参数区间为浇铸温度670~690℃、铸轧速度12~13 m/min。浇铸温度越高、铸轧速度越快越容易发生漏液,反之容易发生轧卡。

基于连续逐层添加的金属增材制造热-力耦合行为数值模拟研究

金属增材制造是引领第三次工业技术革命的核心技术之一。然而,因过大的残余应力所引发的变形、开裂、抗腐蚀性能下降等问题仍然是阻碍金属增材制造发展的主要瓶颈之一。本文借助开源多物理场仿真平台Elmer,开展了基于连续逐层添加的金属增材制造热-力耦合行为数值模拟研究。其中,连续逐层添加是依据时间与单元位置等信息实时控制单元的激活状态得以实现,应力释放的预测是通过人为将基板的弹性模量设置为很小的值得以实现。针对激光能量输入与基板预热温度对金属增材制造热-力耦合行为的影响,发现随着激光能量输入逐渐降低或基板预热温度逐渐提高,制件的位移逐渐减小,制件的残余应力水平逐渐减弱;相比于激光能量输入,基板预热温度对金属增材制造热-力耦合行为的影响更大。

工程陶瓷引弧微爆炸加工边缘碎裂的周向包封研究

针对工程陶瓷引弧微爆炸加工时的边缘碎裂现象,提出了一种利用低熔点金属周向包封施加预应力控制陶瓷材料加工边缘碎裂的方法。介绍了周向包封工艺,开展了包封后工件的引弧微爆炸加工实验,并通过有限元方法对工程陶瓷包封过程中的温度场及应力场进行了仿真,揭示了周向包封控制工程陶瓷引弧微爆炸加工边缘碎裂的机理。

差分隐私保护的随机森林算法及在钢材料上的应用

基于数据驱动的材料信息学被认为是材料研发第四范式,可以极大降低新材料的研发成本,缩短研发周期.然而,数据驱动的方法在材料数据共享利用时,会增加材料研发中关键工艺等敏感信息的隐私泄露风险.因此,面向隐私保护的机器学习是材料信息学中的关键问题.基于此,本文针对在材料信息学领域广泛使用的随机森林模型,提出了一种差分隐私保护的随机森林算法.算法将整体隐私预算分配到每棵树上,在建决策树过程中引入差分隐私的拉普拉斯机制和指数机制,即在决策树的分裂过程中采用指数机制随机选择分裂特征,同时采用拉普拉斯机制对节点数量添加噪声,实现对随机森林算法的差分隐私保护.本文结合钢材料疲劳性能预测实验,验证算法在数据分别采用集中式存储和分布式存储下的有效性.实验结果表明,在添加差分隐私保护后,各目标性能的预测决定系数R^(2)值均达到0.8以上,与普通随机森林的结果相差很小.另外,在数据分布式存储情况下,随着隐私预算的增加,各目标性能的预测R^(2)值随之增加.同时,随着最大树深度的增加,算法整体的预测精度先增加后降低,当最大树深度取5时,预测精度最好.综合看来,本文算法在实现随机森林的差分隐私保护前提下,仍能保持较高的预测精度,且数据在分散存储的分布式网络的环境中,可根据隐私预算等算法参数设置,实现隐私保护强度和预测精度的平衡,有广泛的应用前景.