北京市近40年来降雨侵蚀力时空变异特征

[目的]降雨侵蚀力可以反映降雨对土壤侵蚀的潜在作用,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。分析北京市1981—2020年降雨侵蚀力时空变异特征,对科学评估和防治区域水土流失风险具有重要意义。[方法]基于1981—2020年北京市及周边地区119个雨量站点逐日降水数据,采用Kriging插值、Mann-Kendall非参数检验、小波分析等方法对北京市年降雨侵蚀力和中雨(10~25 mm)、大雨(25~50 mm)、暴雨(≥50 mm)降雨侵蚀力的空间分布、趋势变化以及周期变化特征进行分析。[结果]北京市1991—2020年年降雨侵蚀力范围为1691.51~3914.89(MJ·mm)/(hm^(2)·h·a),年降雨侵蚀力与大雨和暴雨的降雨侵蚀力的空间分布特征相似,与中雨的降雨侵蚀力的空间分布特征有所差异。空间整体上表现为从东北向周围递减的趋势。近40年来,北京中雨侵蚀力呈显著增加趋势,年降雨侵蚀力、大雨、暴雨以及夏季7,8月的降雨侵蚀力变化趋势均不显著,且均没有发生显著的突变。局部区域如密云、平谷一带的年降雨侵蚀力下降趋势相对较大。年降雨侵蚀力以及中、大、暴雨的降雨侵蚀力变化的主周期约为25年,且存在2~3次“低-高”交替变化。[结论]研究结果可为北京开展水土保持工作、农业和生态保护等工作提供科学依据。

激光功率对2195铝锂合金光纤-半导体激光复合焊接形貌与气孔的影响

光纤-半导体激光复合焊接技术充分结合了光纤与半导体激光热源的优势,在激光加工领域拥有巨大的潜力.针对2195铝锂合金开展光纤-半导体激光复合焊接试验,并定量研究激光功率对焊接形貌与气孔的影响.结果表明,光纤激光功率显著影响焊缝熔深,半导体激光功率显著影响焊缝上熔宽.基于回归分析方法建立焊缝横截面积预测模型.此外,光纤与半导体激光均对焊缝气孔缺陷的控制起着重要的作用,较高的光纤激光功率有利于降低气孔缺陷.对于4 mm厚2195铝锂合金,采用光纤激光功率为3.0 k W、半导体激光功率为2.5~3.0 k W时,熔池温度高且光纤-半导体激光复合作用范围大,焊接接头气孔缺陷少.

焊接方向对钛合金H型桁条-蒙皮结构双激光束双侧同步焊接变形的影响

通过有限元模拟,对比分析了三种焊接方向下双激光束双侧同步焊接TC4钛合金H型桁条-蒙皮薄壁结构的变形差异。热源模型采用组合热源,能够有效体现出激光热源在表面以及熔深方向上的能量分布。将模拟变形结果结合三维扫描实际测量,验证了模型的可靠性。试验结果表明,冷却结束后,构件中部变形较大,两端变形较小,变形主要集中在高度方向上。三种焊接方向中,从桁条中间到两端焊接的整体变形最小。

Invar钢多层摆动焊接过程的数值模拟

以19. 05 mm厚Invar钢板作为研究对象,通过研究Invar钢的多层摆动焊接,得到多层摆动MIG焊焊缝。利用建模软件建立和实际焊缝一致的有限元模型并进行分析计算,得出焊接过程中温度场的变化过程,对瞬时温度场和焊接热循环曲线进行分析,得出焊接过程中试样整体温度场的变化过程。结果表明,焊接时间越长,焊接速度越慢,熔池尺寸越大;热循环曲线的斜率代表该点温度变化的速率,斜率越大,温度变化速率越快,相对的,热循环曲线随着热源靠近发生剧烈地变化,远离热源变化平缓;直线焊接的热循环曲线为一条平滑的曲线,摆动焊接的热循环曲线为一系列均匀摆动的折线,折线摆动的频率与焊枪摆动的频率一致。

Thermal cycle and its influence on the microstructure of laser welded butt joint of 8 mm thick Ti-6Al-4V alloy

Ti-6Al-4V alloy is extensively used in the manufacture of components in aviation.In the current study,the laser welding process is adopted to joint the Ti-6Al-4V alloy plate which has the thick of 8 mm.A three-dimensional finite element model is established to simulate the temperature distribution of laser welding process.The thermal cycle curves are produced on the strength of the simulation results.Meanwhile,the microstructure characteristics of the welded joint are investigated combined with simulation results.The results show that weld zone,heat affected zone and based metal experience similar thermal cycles process and the cooling rate has an important influence on the formation of microstructure.Moreover,the simulation results are well matched with experiment results.

TC4钛合金激光填丝焊工艺参数对焊缝宏观成形的影响

以TC4钛合金焊丝为填充材料,对1.2 mm厚的TC4钛合金板材进行激光填丝焊接试验研究,以分析工艺参数对焊缝宏观成形的影响。通过开展单一变量试验,探索激光功率、焊接速度以及送丝速度对焊缝宏观成形的影响规律。同时,还对相同工艺参数、不同试板装夹间隙宽度情况下的焊缝成形情况进行研究,探讨所获得的较优工艺参数的适用情况。最终得到1.2 mm厚的TC4钛合金激光填丝焊接的较优工艺参数:激光功率为1.5 kW,焊接速度为1.2 m/min,送丝速度为2.5 m/min。此工艺参数组合下得到的焊接接头焊缝宏观成形良好,无明显外观缺陷。

激光功率对双激光束双侧同步焊接TC4钛合金T型接头断裂性能的影响机理

TC4钛合金具有良好的综合力学性能,其激光焊接结构现已广泛应用于航空航天等领域。通过开展TC4钛合金双激光束双侧同步焊接试验,对不同激光功率下钛合金T型接头进行微观组织观察、Z向拉伸试验以及断口观察。结果表明,激光功率的提高可显著增大接头的熔深、熔宽,激光功率为2.1 kW时,接头热影响区多为细小的等轴晶粒,当激光功率提高至2.3 kW时,下熔合线下部出现大面积粗晶区,部分晶粒尺寸超过了100μm。此外,热输入的提高导致了接头焊缝区强度的降低,采用激光功率为2.3 kW的拉伸试样,其断裂面贯穿焊缝区域,断裂强度远低于采用较低功率的1号试样。断面微观形貌显示,激光功率较高时,试样断裂模式为韧性断裂与解离断裂组成的混合断裂。