基于RFieldbus的Token-Passing协议实时性能建模

RFieldbus 无线现场总线的 MAC 协议 Token Passing 可看成是一个多台多队列排队系统。在分析了 TTR(令牌目的循环时间)对 RFieldbus 中 3 个优先级队列的服务时间的动态限制后,多台单队列排队模型 RF-P 被提出。对从站的轮巡交换数据任务被转化为RF-P 中的令牌内走步时间,原有的高、低级别两个队列则化成了两个具有不同 Poisson 到达率的 M/G/1/∞服务台。利用排队论中的准守恒 PCL 定律,在将服务时间限制转换为数量限制后,求出了等待响应时间的数学解析式。与试验结果的比较表明,在负载不大于 60%时其偏差度约在 10-20%间。

基于FPGA的宽幅单PASS多喷头驱动研究

针对多PASS印刷模式输出速度低和当前单PASS模式成本高的缺点,系统采用由多个小型喷头组成喷头阵列构成单PASS印刷模式,该方法不仅可以避免多PASS模式与当前单PASS模式的缺点,而且更加灵活。利用FPGA高速、灵活的优势实现了对大量印刷数据的缓存与异步读写操作,在FPGA内部实现了多喷头的并行驱动。实验结果表明,该系统可以实现高速、持续地宽幅面印刷输出,证明了设计的可行性与正确性。

基于斜三角形摆弧的中厚板多层单道焊接路径规划

针对中厚板结构件焊接较为复杂的问题,研究应用于中厚板焊缝的摆弧路径,提出一种基于空间直线斜三角形摆弧的轨迹算法,实现中厚板焊缝的焊接。首先,研究空间直线斜三角形摆弧轨迹算法来计算摆弧路径各插补点位置信息。然后,由插补点位置信息结合焊缝特征进行焊枪位置规划、焊道速度规划。其次,将所得到的各焊接路径算法生成的插补点输入至MATLAB进行仿真验证。最后,搭建实验平台,进行摆弧生成实验、焊接实验。实验结果表明:该算法是可行的,可以应用于实际焊接工程中。

6061-T6铝合金中厚板-节点套多层多道焊数值模拟

为研究铝合金中厚板-节点套接头在多层多道焊后的残余应力和变形分布,本文基于ABAQUS软件建立了该接头三维有限元模型,采用双椭球热源、生死单元法以及顺序耦合法,对6061-T6铝合金中厚板-节点套多层多道焊进行数值模拟,并分析了接头的温度场,以及在夹具约束下的焊接残余应力及变形的分布情况。研究结果表明:数值模拟与实际接头的熔池形状吻合度较高;摆动焊接过程中温度曲线呈多峰结构;焊件的升温速率明显大于冷却速率,且冷却速率随时间逐渐减小;焊接残余应力主要集中在焊缝及夹具区域,且小于6061-T6铝合金在室温下的屈服强度;接头的最大横向残余应力为129.9 MPa,中厚板上的横向残余应力大于节点套上的横向残余应力;接头的最大纵向残余应力为132.9 MPa,沿焊接方向,焊缝处的纵向残余应力呈山峰状分布;该接头在Y轴方向上的变形最大,为1.494 mm,该接头的最终变形结果为上凸变形。

9Cr3W3Co耐热钢锻造工艺数值模拟及实验研究

通过Deform 3D模拟了9Cr3W3Co耐热钢连续多道次锻造工艺,分析了等效应力、等效应变场和温度场的分布规律。基于模拟结果,优化了锻造工艺,并通过Gleeble-3800热模拟试验机对9Cr3W3Co耐热钢进行不同变形参数多道次热压缩实验,分析了不同变形参数下的热变形行为,结合热模拟真应力-真应变曲线和显微组织,验证了模拟的准确性。结果表明,模拟后的优化锻造工艺为应变速率5 s^(-1),变形方式为先大变形后小变形,变形后的坯料心部温度分布均匀,为951~970℃,等效应变分布均匀,为2.15~2.19。当应变速率为5 s^(-1)时,动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而变大,采用先大压下量后小压下量的方式,可获得完全再结晶的等轴晶,平均晶粒尺寸为15μm,变形后组织均匀性更好。结合微观组织演变结果分析,模拟实验具有可行性,实验结果与模拟结果基本吻合。

Influence of Soaking Temperature on Microstructure of Multi-pass Compression Deformation for Low Carbon Steels

The influence of soaking temperature on microstructure of high temperature multi-pass compression deformation for two low carbon steels(steel A:wC=0.032%and wMn=0.25%;steel B:wC=0.165%and wMn=0.38%)is studied on the thermal-mechanical simulator in order to rationalize the hot-rolling schedule of low-carbon steel and to promote the low-temperature heating technology.The results show that the microstructures of steel A are almost not affected by reducing soaking temperature,but the acicular ferrite forms in steel B when the soaking temperature is reduced from 1 200 to 1170℃,due to its smaller initial austenite grain size according to recrystallization kinetics theory.

红三叶种子丸粒化工作参数多目标优化

针对红三叶种子丸粒化包衣存在丸化合格率低、丸化设备参数优选困难等问题,以单籽丸化合格率与单籽抗压强度作为丸粒化包衣性能指标,利用多目标优化方法对红三叶种子丸粒化包衣工作参数进行优选。采用二次正交试验获取不同包衣锅工作参数下的丸粒化包衣性能指标值,通过Design-Expert软件建立相应的二阶回归方程并进行回归模型单目标优化。结果显示红三叶种子单籽丸化合格率及单籽抗压强度模型用于种子丸化包衣性能预测分析的准确性,单籽丸化合格率预测值与物理试验值相对误差为0.15%,单籽抗压强度预测值与物理试验值相对误差为5.85%;通过多目标优化分析,确定红三叶种子最佳工作参数为包衣锅振动频率15 Hz、包衣锅转速59 r/min、包衣锅倾角35°。

基于CPU与GPU的异构模板计算优化研究

模板计算是一类使用固定模板的算法,被广泛应用于图像处理、计算流体动力学模拟等领域,现有的模板计算存在计算并行度弱、缓存命中率低、无法充分利用计算资源等问题。在消息传递接口(MPI)计算模型和跨平台多线程(OpenMP)计算模型的基础上提出MPI+OpenMP、统一计算设备架构(CUDA)+OpenMP两种混合计算模型。相较于常规的MPI计算模型,MPI+OpenMP计算模型通过使用MPI进行多节点之间的粗粒度通信,使用OpenMP实现进程内部的细粒度并行计算,并结合单指令多数据、非一致内存访问、数据预取、数据分块等技术,提高模板计算过程中的缓存命中率与计算并行能力,加快计算速度。在只采用CUDA进行模板计算时,CPU的计算资源没有得到充分利用,浪费了大量计算资源,CUDA+OpenMP计算模型通过对计算任务的负载划分让CPU也参与到计算中,以减少通信开销及充分利用CPU的多核并行计算能力。实验结果表明,OpenMP+MPI计算模型相较于MPI计算模型的平均加速比为3.67,CUDA+OpenMP计算模型相较于CUDA计算模型的平均加速比为1.26,OpenMP+MPI和CUDA+OpenMP两种计算模型的性能均得到了显著提升。

焊接工艺参数对仰焊MAG堆焊成形的影响

以ER50-6碳钢焊丝作为堆焊焊丝,在Q235B基板上进行仰焊MAG堆焊试验。通过单因素法研究了送丝速度、焊接速度和焊丝伸出长度3个主要焊接工艺参数对仰焊单道焊缝熔宽和余高的影响,分析了不同焊接工艺参数下焊缝出现驼峰缺陷的原因。基于此,对仰焊单道多层堆焊提出了堆焊策略,即减小热输入、减少熔池冷却时间和熔池扰动。在此基础上,进行了仰焊单道多层连续堆焊10层成形,并进行了拉伸测试。结果表明,在送丝速度3.5 m/min、焊接速度0.25 m/min、焊丝伸出长度6 mm的焊接工艺参数下,成形质量相对稳定,抗拉强度达到518 MPa,能满足一些对精度要求不高的零件的使用要求,验证了所提出的仰焊单道多层堆焊策略的可行性,为仰焊堆焊成形零件焊接工艺参数的选择提供了参考。

Inconel 718高温合金单层多道激光熔覆成形工艺优化

为提高镍基高温合金激光熔覆成形质量,采用正交试验法,分析Inconel 718高温合金在不同工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率和搭接率)下,单层多道激光熔覆表面平整度和熔覆宽度的变化规律。结合综合评分法,得到成形质量最佳工艺条件为激光功率2100 W,扫描速度19 mm/s,送粉速率2 r/min,搭接率30%;其中,搭接率对熔覆层表面平整度和熔覆宽度的影响最大,送粉速率对表面平整度影响最小,激光功率对熔覆层宽度影响最小。

集箱-管座马鞍形焊缝的多层多道焊数值模拟研究

利用有限元分析软件Simufact.welding,采用双椭球分布热源,对骑座式连接的集箱-管座的马鞍形焊缝的三层三道焊过程进行数值模拟,分析焊接过程中的温度场、应力场及焊后变形规律。结果表明,第二层(填充层)和第三层(盖面层)的峰值温度高于第一层(打底层)的,应力最大的位置出现在管座集箱的马鞍形焊缝处。焊后集箱靠近焊缝处的变形量最大,管座整体在焊接冷却后出现下凹现象。

采用集成计算方法预测开式锻焊齿轮的焊接变形

以直径为7160 mm的大型开式锻焊齿轮为研究对象,采用集成计算方法预测了齿轮在焊接制造过程中产生的变形。基于MSC.Marc通用有限元软件平台,从齿轮结构中抽取了3个典型焊接接头,采用热-弹-塑性有限元方法计算了各个接头在多层多道焊接条件下的固有变形,即纵向收缩、横向收缩和角变形;将各个焊接接头的固有变形转化为固有应变,采用基于固有应变的弹性有限元方法计算了开式锻焊齿轮的整体焊接变形。数值模拟结果表明,大型锻焊齿轮在焊接制造后,直径方向收缩量约为11 mm,周向收缩量约为3 mm。

ITER装置环向场线圈盒焊接变形调控数值模拟研究

目的对国际热核聚变装置中环向场线圈盒AU1段的焊接过程进行有限元数值模拟分析,探究焊接坡口类型和焊接工装对侧板焊接角变形的影响。方法基于ABAQUS有限元计算平台,建立等截面尺寸简化的线圈盒AU1模拟件的有限元模型,通过二次开发移动单元体热源模型实现多层多道焊接模拟。在AU1模拟件的基础上设计对称和非对称的2种焊接坡口,并分析2种坡口结构侧板角变形的大小和规律。通过将防角变形工装抽象为边界条件,实现了该工装的功能,研究了防角变形工装调控焊接角变形的效果。结果非对称坡口和对称坡口结构产生的侧板角变形规律基本相同,但前者的最终角变形为22.5 mm,大于后者的18.1 mm;在AU1结构焊接过程中,当焊接至约76 mm厚度时,角变形先是变化较快,而后逐渐趋于稳定;在焊接至约76mm厚度之前对焊接工装进行调整,可使焊接厚度为280mm时的侧板角变形由同期的22.7 mm降低至4.0 mm。结论移动单元体热源模型很好地平衡了计算效率与准确性,使用对称坡口可以获得更小的角变形,对防角变形工装进行及时调整可以大幅度减小侧板的角变形。

酒钢中厚板工艺热模拟浅析

利用Gleeble热力模拟试验机模拟酒钢中厚板Q235B的生产工艺,结果表明通过多道次平面应变热压缩试验可以精确模拟中厚板的现场生产工艺,弥补了常规中试试验中轧制温度难以控制等问题。热模拟试样与现场产品金相结果显示组织含量及晶粒度整体差异量在7%以内,试验具有较好的轧制工艺再现性。

采用热弹塑性有限元方法预测低碳钢钢管焊接变形

用有限元分析软件ABAQUS Code开发了用于模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接变形的热弹塑性有限元计算方法。通过建立三维有限元模型,预测了低碳钢钢管多层焊接时的温度场和焊接变形,并通过试验验证了所提出计算方法的精度和有效性。结果表明,在多层焊接条件下,采用有限元方法计算得到的焊接变形与试验结果十分吻合。

2195铝锂合金多道次热变形流变应力的模拟研究

采用G1eeble-1500热模拟实验机，对2195铝锂合金变形温度为360～520℃，应变速率为0．001-1．0s^-1的单道次热压缩及变形温度为320℃和360℃，应变速率为0．1s^-1，道次间隔时间30-180s的双道次热压缩的流变应力及静态软化规律进行了模拟研究。通过对幂指数应力函数中系数A和β与应变关系的分析，以及采用平均软化法考虑前一道次变形的残余应变对后一道次变形的影响，建立了2195铝锂合金多道次热变形的流变应力方程。

7055铝合金多道次热变形及固溶处理中的组织演变

定量研究了7055铝合金进行多道次热变形及固溶处理中的微观组织演变,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对7055铝合金进行多道次热压缩,并对热压缩试样进行固溶处理。以EBSD为主要分析手段,对平均晶粒尺寸、再结晶体积分数、大角度晶界比例等微观组织特征进行定量表征。结果表明:升高变形温度和减少变形道次均有利于增大亚结构比例并且抑制再结晶。当变形温度由375℃升高到425℃时,7055铝合金固溶态显微组织的晶粒平均尺寸由65μm增大到420μm,再结晶体积分数由51%减小到10%;当变形道次由单道次增加到3道次时,固溶态显微组织的晶粒平均尺寸由56μm增大到84μm,再结晶体积分数由14%增大到23%。

四辊预弯与连续滚弯成形的机理与试验分析

为提高预弯段的成形精度,建立了侧辊位移量与预弯段成形半径的四辊预弯数值模型。采用有限元软件分析了滚弯变形区应力应变场的演变规律、轧辊与板材间的摩擦力对滚弯成形的影响,以及多道次滚弯成形后,板材表面塑性应变场的变化规律。四辊多道次滚弯试验表明,四辊预弯数值模型和有限元模型的成形半径比试验结果小,误差分别为11.2%和6.3%;板材与轧辊间的摩擦力是导致预弯段成形半径小于连续滚弯段成形半径的重要原因;多道次滚弯加工后,预弯段成形半径相对于连续滚弯段成形半径的误差,由单道次滚弯加工时的7.3%降至1.7%,预弯段的成形精度得到有效提高。

多层多道焊接残余应力与变形三维数值模拟

大型复杂焊接结构件的主要接头形式为平板对接,开展对平板对接多层多道焊接三维数值模拟研究十分必要。通过控制网格尺寸和边界条件进行优化来平衡模拟精度和计算效率的问题,并采用试验测量和MSC.MARC有限元模拟相结合方法分析焊接残余应力与变形趋势。结果表明,该多层多道焊接数值模拟采用位移约束和弹簧约束混和边界条件,在焊缝最大网格尺寸为2 mm时,计算效率和精度匹配效果最佳,有限元计算结果与试验测量结果吻合良好,证明该有限元模型的合理性。

基于焊接的多道单层再制造熔覆层组织及性能

以基于焊接的多道单层再制造熔覆层为研究对象,研究了其横截面宏观、微观组织形貌,重点分析中间道熔覆金属微观组织特点,并对熔覆层横截面整体显微硬度和道间显微硬度进行测试,对熔覆层进行不同方向拉伸试验.结果表明,多道单层再制造熔覆层除最后一道外,每道都可分为重熔区、半熔化区、完全重结晶区及不完全重结晶区;熔覆层整体硬度两侧高于中间,且沿堆积方向能够承受比垂直堆积方向更大的拉伸载荷,拉伸断裂均为延性断裂.