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铝合金电阻点焊熔核截面反演成像研究

作　者: 薛志清
导　师: 单平
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电阻点焊焊点质量质量监测反演成像正则化方法
分类号: TG443
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
引　用: 3次
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内容摘要

电阻点焊是一种高效、易于实现自动化的材料连接方法。然而,由于铝合金自身物理化学的特点、现阶段电阻点焊设备和点焊质量监控水平的制约,限制了铝合金电阻点焊在对焊点质量要求较高的领域中的应用。电流的大小,特别是熔核截面的电流分布是影响电阻点焊熔核质量的重要因素之一。因此,本文将反演理论及正则化方法用于熔核横截面电流反演成像,以反演图像直观地判断焊点质量,为判断点焊质量提供新的依据。采取理论研究、数值试验和试验验证相结合的方法。首先,利用比奥-萨格尔定律、磁场叠加原理建立了熔核截面电流分布和周围磁感应强度关系的正演模型,并通过实验验证模型的可靠性;其次,建立反演模型,分析该反演问题的不适定性,提出了利用正则化方法来解决;再次,为了验证反演模型的可行性,做了数值试验,分析正则化参数和测量误差对反演误差的影响;最后,点焊试验验证,选取不同的电流参数,测量点焊过程中熔核周围的磁场信号,利用Matlab处理数据,将磁场信号反演为熔核截面的电流分布信息,并以图像的形式显示,分析不同电流条件下的反演图像特点、正则化参数对反演结果的影响以及反演图像与点焊熔核质量之间的关系。试验结果表明:正演模型和反演模型在一定误差范围内是可靠的;反演图像在一定程度上反映了熔核截面电流分布特点,能够反应熔核质量的好坏,可以作为判断熔核质量的依据;正则化参数的选择影响反演图像的质量,过大或过小,反演图像都将偏离实际情况。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 铝合金电阻点焊及应用  7
  1.2 铝合金电阻点焊存在的问题  7-8
  1.3 铝合金电阻点焊质量监测的现状  8-10
    1.3.1 电阻点焊参数监测法  8
    1.3.2 电阻点焊熔核形核过程有关物理量监测法  8-9
    1.3.3 多参数综合监测法  9
    1.3.4 熔核压痕信息监测法  9-10
  1.4 反演理论  10-11
  1.5 反演理论的应用  11-15
  1.6 本文研究目的和主要内容  15-17
第二章电阻点焊电磁正演建模及计算  17-33
  2.1 电磁场理论  17-23
    2.1.1 磁感应强度  17-21
    2.1.2 物质的磁化  21-23
  2.2 正演模型  23-27
    2.2.1 电阻点焊时熔核截面电流分布特点  23-24
    2.2.2 电阻点焊回路磁场分析  24-25
    2.2.3 电极部分磁场分布  25-26
    2.2.4 电极握杆磁场分布  26-27
    2.2.5 电极臂磁场分布  27
  2.3 熔核周围磁场正演计算  27-29
  2.4 试验验证  29-31
  2.5 误差分析  31-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章电阻点焊熔核反演成像  33-53
  3.1 反演模型  33-34
  3.2 反演成像的不适定性分析  34
  3.3 不适定问题的正则化方法  34-46
    3.3.1 正则化策略及正则化参数  35-38
    3.3.2 用奇异系统构建正则化策略  38-39
    3.3.3 Tikhonov 正则化  39-42
    3.3.4 Tikhonov 正则化参数的选取  42-44
    3.3.5 Landweber 迭代正则化  44-46
  3.4 模型离散化  46-48
    3.4.1 离散化参数  46-47
    3.4.2 离散化计算  47-48
  3.5 误差估计  48
  3.6 算法实现及图像重建  48-49
  3.7 数值试验  49-51
  3.8 本章小结  51-53
第四章成像试验  53-63
  4.1 试验装置  53-56
    4.1.1 试验材料  53-54
    4.1.2 电阻点焊试验设备  54
    4.1.3 磁场信号采集系统  54-56
  4.2 试验方案设计  56
  4.3 点焊过程磁场数据采集  56-57
  4.4 数据处理及反演图像实现  57
  4.5 试验结果及讨论  57-62
  4.6 本章小结  62-63
第五章结论  63-64
参考文献  64-67
发表论文和科研情况说明  67-68
致谢  68

铝合金电阻点焊熔核截面反演成像研究

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