电弧增材制造中焊道堆积形貌研究的现状与展望

依据电弧增材制造中单层单道、单层多道、多层单道和多层多道的四种基本堆积模式,着重分析了电弧增材制造中焊道堆积形貌研究的国内外现状,并对焊道堆积形貌研究进行了展望。

采用ORB-SVM模型的铝合金熔滴复合电弧堆积层形貌缺陷快速识别

针对铝合金熔滴复合电弧增材制造堆积层潜在的形貌缺陷,以及图像处理时长导致的整个监控系统滞后的问题,建立了一个快速原位被动视觉系统来识别缺陷类型。首先,基于ORB算法自动提取堆积层形貌关键点的二值字符串描述子;然后,采用BOW模型得到维度相同的图像特征描述向量;最后,利用提取的特征向量对SVM分类器进行训练,并在分类准确性和处理时间方面验证了性能。结果表明,ORB-SVM模型对堆积层形貌识别的准确率为0.96,特征提取、编码与识别总时间约为9ms/帧,为确保熔滴复合电弧增材制造在复杂制造条件下的堆积层精度提供了一种可行的解决方案,并且在实时监控应用中具有较大的潜力。

TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造中熔滴偏距对熔池形貌的影响机制研究

针对传统d属熔滴微喷沉积成形中气孔、冷叠等冶金缺陷难抑制的问题,提出一种TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造新方法。基于计算流体力学方法,建立铝合金TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造过程三维瞬态熔池行为数值模型,对比研究了3组不同熔滴偏距下的熔池行为,通过与堆积层特征尺寸(层高、层宽、熔深)实测值相比较,验证所建熔池行为数值模型的有效性,澄清了单层单道堆积成形中熔滴偏距对熔池热流场和堆积层形貌的影响规律。结果表明:随着熔滴偏距的增加,熔滴与TIG电弧熔池一侧基板表面的接触面积增加,熔池与基板之间的散热效率得到提高,熔池凝固前沿的对称性被打破,进而导致熔滴冲击诱导的熔池热流场与堆积层形貌呈现明显的非对称特征。研究结论可为TIG电弧辅助熔滴沉积增材制造增材技术的工艺参数调控提供理论支撑和依据。

铝合金激光熔丝增材过程的物理现象及数值模拟

激光增材是一种先进的制造技术,具有良好的发展前景和应用价值。从数值模拟角度研究5083铝合金激光熔丝增材的物理特性,探究增材过程的物理传输现象,分析增材过程温度分布及金属堆积形貌的演化,探究不同工艺参数对金属熔池行为的影响,以期为金属激光熔丝增材的研究提供有益参考。

煤储层水力压裂裂缝中支撑剂特征及研究意义

煤层水力压裂后支撑剂的展布形态及内部特征在很大程度上决定压裂效果的优劣。以煤矿井下巷道中揭露的煤层气井压裂裂缝内的支撑剂为研究对象,重点观察并分析支撑剂的形貌和堆积特征及其与堆积过程的关系。再以压裂裂缝典型部位获取的支撑剂为实例,描述支撑剂的形貌与堆积特征,还原支撑剂的堆积过程。结果表明:在水平缝内,距井筒距离增加,支撑剂粒径逐渐变细,其中软煤带内的支撑剂颗粒在沉积前经历了强烈的碰撞和复杂的水动力环境,并形成支撑剂带-支撑剂与煤粉混合带-煤粉带的三带铺砂特征;裂缝延伸形式转变易导致支撑剂提前沉积,不利于裂缝延伸;不同裂缝部位内支撑剂颗粒的分选性、完整性、煤粉附着状况以及裂缝壁面痕迹往往不同,对支撑剂的堆积过程和压裂流体的流动特征具有指示意义。研究成果为仿真模拟实验的参数设定和生产实践提供科学依据。同时,对现场同类型压裂施工设计及压裂效果预测具有一定的借鉴意义。

火山泥石流动力学及灾害研究

火山泥石流是最重要的火山爆发次生灾害，其活动性最大，影响范围最广，从而造成灾害范围最大。长白山天池火山千年大喷发火山泥石流灾害范围分布广泛，是国内火山泥石流领域的重要研究对象，天池蓄水量20．4亿m^3，而且天池火山每年积雪、积冰较厚且时间较长，因此，长白山天池火山一旦再次爆发，火山爆发时极有可能引发火山泥石流，在距天池火山口50多千米处就有聚居5万多人口的二道白河镇，次生火山泥石流灾害对生命财产造成巨大威胁。

高压电场内细颗粒堆积机理研究

细颗粒的堆积既是电厂尾部除尘系统的核心问题,也是航天领域空间环境内限制动力或光学元件性能的关键问题。电场力因具有长程有效性和强可操作性成为控制细颗粒堆积的主要手段。本文通过微观实验研究了高压平行板电场间细颗粒堆积的机理,观察到颗粒在预极化、预荷电、变外电场电压等工况下的堆积形貌,并发展了图像处理的方法统计堆积颗粒数。研究表明,偶极力是外电场下颗粒成链的主因,而颗粒的倒伏则是来自曳力的作用,颗粒链的极限高度主要受外电场场强和颗粒堆积结构的影响。