检索结果-内蒙古大学图书馆

清华大学学报（自然科学版） 2016年第10期56卷 1037-1041,1046页

作者：李艳军吴爱萍刘德博赵海燕赵玥王国庆清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室先进成形制造教育部重点实验室北京100084 北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100075

2219铝合金经过焊接后出现了严重的软化,为了阐明焊后软化对焊接残余应力计算精度的影响,采用热-弹-塑性有限元计算方法模拟了2219铝合金平板变极性惰性气体保护对接单道焊时的温度场和应力场,并考虑了加工硬化和退火效应的影响。结果表... 详细信息

2219铝合金经过焊接后出现了严重的软化,为了阐明焊后软化对焊接残余应力计算精度的影响,采用热-弹-塑性有限元计算方法模拟了2219铝合金平板变极性惰性气体保护对接单道焊时的温度场和应力场,并考虑了加工硬化和退火效应的影响。结果表明:软化现象对焊接残余应力的计算结果有显著影响,不考虑焊后软化时会高估焊缝区及其附近的残余应力水平。通过对比计算结果与实验测量结果可知,综合考虑加工硬化、退火效应及接头软化的情况下,数值模拟结果与实测结果吻合较好,说明该数值模拟方法具有较高的计算精度。

关键词：残余应力 2219铝合金热-弹-塑性有限元方法焊接

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Cu/低k芯片铜引线键合中应力状态的数值分析

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半导体技术 2014年第10期39卷 768-773页

作者：常保华白笑怡都东清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室北京100084 清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室北京100084

新型Cu/低k芯片以其优异的性能逐步替代Al/SiO2芯片在微纳米器件中得到越来越多的应用。但由于其抗变形能力和强度较低,在引线键合中容易发生损坏。为研究Cu/低k芯片键合中的应力特征和失效机理,建立了Cu/低k芯片与传统Al/SiO2芯片铜引... 详细信息

新型Cu/低k芯片以其优异的性能逐步替代Al/SiO2芯片在微纳米器件中得到越来越多的应用。但由于其抗变形能力和强度较低,在引线键合中容易发生损坏。为研究Cu/低k芯片键合中的应力特征和失效机理,建立了Cu/低k芯片与传统Al/SiO2芯片铜引线键合过程的有限元分析模型,计算并对比分析了两种芯片中的应力状态。结果表明:芯片内应力在键合初期快速增长,随后继续增加,但增速变缓;键合过程中高应力区位于铜微球与芯片接触区边缘的下方,呈环形分布;振动中劈刀所在侧高应力区的范围及应力值明显大于另一侧;Cu/低k芯片中应力主要集中于Cu/低k层,Al/SiO2芯片中应力主要集中于劈刀所在侧的Si基板内。键合过程中应力在Cu/低k层的高度集中是新型芯片更易发生分层和开裂失效的根本原因。

关键词：引线键合 Cu/低k芯片应力状态有限元法(FEM) 电子封装

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线性空程传动耦合自适应机器人手研制

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机械传动 2018年第2期42卷 156-162页

作者：宋九亚党丽楠齐景辰韦远根张文增清华大学机械工程系北京100084 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

传统耦合自适应手指采用并联的两套传动机构实现先耦合后自适应的复合抓取模式,存在机构复杂、内耗大和弹簧选型困难等不足。针对此问题,设计了一种新的耦合自适应欠驱动手指机构——COSA-LET手指。COSA-LET手指包括多个齿条、双拨杆、... 详细信息

传统耦合自适应手指采用并联的两套传动机构实现先耦合后自适应的复合抓取模式,存在机构复杂、内耗大和弹簧选型困难等不足。针对此问题,设计了一种新的耦合自适应欠驱动手指机构——COSA-LET手指。COSA-LET手指包括多个齿条、双拨杆、双限位凸块和双弹簧等,由一个电机和串联传动机构驱动两个关节。COSA-LET手指利用反向双齿条和带弹簧及凸块限位的齿轮实现耦合联动功能,利用关节轴弹簧将电机动力分解到两个关节轴,通过双拨杆线性空程传动的延时拨动效应解决了自适应阶段的解耦问题。手指抓取受力分析和实验结果表明,所研制的带有3个COSA-LET手指的COSA-LET机器人手实现了耦合与自适应复合抓取功能,能够根据被抓取物体的大小、形状和位置,在耦合与自适应之间自主切换抓取模式。

关键词：机器人手欠驱动手指自适应机构复合抓取线性空程传动

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Segregation in fusion weld of 2219 aluminum alloy and its influence on mechanical properties of weld

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2017年第2期27卷 258-271页

作者：李权吴爱萍李艳军王国庆齐铂金鄢东洋熊林玉清华大学机械工程系北京100084 首都航天机械公司北京100076 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084 中国运载火箭技术研究院北京100076 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京宇航系统工程研究所北京100076

Three kinds of welds were made using low frequency pulse current variable polarity tungsten inter gas （LPVPTIG） with argon shielding, direct current TIG （DCTIG） with helium shielding and high frequency pulse current variable polarity TIG （HPVPTIG） with argon shielding, respectively. It was found that macrosegregation bands with large amount of thick continuous eutectics and microporosities formed in the LPVPTIG weld due to the fluctuation of the pulse varied heat input. Only microsegregation existed in the DCTIG weld and HPVPTIG weld. However,the HPVPTIG weld had lower extent of Cu microsegregation since its welding speed was slower. The tensile results indicated that the mechanical properties of the weld decreased with the increase of the segregation extent of Cu and porosities, and LPVPTIG weld had lower tensile properties in the longitudinal direction than those in the transverse direction due to the macrosegregation bands.

关键词： 2219 aluminum alloy fusion welding macrosegregation microsegregation mechanical behavior

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搅拌摩擦焊过程中材料流动行为的建模仿真-从力边界模型谈建模科学性

搅拌摩擦焊过程中材料流动行为的建模仿真-从力边界模型谈建模科...

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2016全国计算机辅助焊接工程学术研讨会

作者：史清宇陈高强朱宇灿张弓清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室清华大学机械工程系材料先进成形制造教育部重点实验室

建立符合焊接过程物理本质的模型是获得准确模拟结果的前提，也是对相应模型持续改进的基础。本文针对搅拌摩擦焊过程中材料流动行为的建模及仿真，分析了搅拌头与被焊材料间可能同时存在的三种接触状况以及由此导致的不同运动情况和受...

建立符合焊接过程物理本质的模型是获得准确模拟结果的前提，也是对相应模型持续改进的基础。本文针对搅拌摩擦焊过程中材料流动行为的建模及仿真，分析了搅拌头与被焊材料间可能同时存在的三种接触状况以及由此导致的不同运动情况和受力情况，建立了能够统一描述不同接触状况的搅拌头作用力模型。相比于目前普遍应用的搅拌头速度模型，搅拌头作用力模型在以下方面更真实地反应了搅拌摩擦焊过程中材料的流动行为：发现在轴肩边缘位置材料流动速度低的现象，并且随搅拌头旋转速度的降低，轴肩作用区减小，与实验中观察到的现象吻合良好;在整个流动区内，存在部分材料在搅拌摩擦焊过程中绕过搅拌针旋转数周的现象，同时还存在材料绕过搅拌针不足一周直接流过的现象，与实验观察的结果吻合良好;预测了原始对接面的焊后形貌，发现原始对接平面上的材料在搅拌摩擦焊过程中，经历了复杂的流动路径，在焊后不再位于某平面上，而是构成一个复杂的空间曲面，与实验结果吻合良好;采用粒子示踪方法，成功预测了不同参数下隧道型缺陷的尺寸与位置规律，与实验结果吻合良好。

关键词：

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激光层间重熔和纳米颗粒添加对热丝激光熔覆层性能的影响(邀请报告)

激光层间重熔和纳米颗粒添加对热丝激光熔覆层性能的影响(邀请报...

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第五届激光先进制造技术应用研讨会

作者：温鹏陈彦哲王罡摩擦学国家重点实验室先进材料成形制造教育部重点实验室清华大学机械工程学系

粉末是采用激光增材制造方法制备金属构件时常用的添加材料。但是在加工效率、材料利用率、环境适应性以及粉末制作成本等方面,粉末还存在很多不足。近些年来,采用填丝进行金属构件的激光增材制造的方法越来越受到关注。然而,填充金属... 详细信息

粉末是采用激光增材制造方法制备金属构件时常用的添加材料。但是在加工效率、材料利用率、环境适应性以及粉末制作成本等方面,粉末还存在很多不足。近些年来,采用填丝进行金属构件的激光增材制造的方法越来越受到关注。然而,填充金属丝的熔化稳定性较低,再加上该方法的材料灵活性低、尺寸精度低以及能量效率低等原因,在工业上还没得到广泛应用。本研究拟在建立一种用于金属制造和修复的高效率和高质量的激光热丝增材制造技术,实验采用马氏体不锈钢焊丝作为熔覆材料,采用电阻加热的方式对焊丝进行预热,在沉淀析出硬化不锈钢基体上获得了成形良好的大面积熔覆层,对熔覆层的微观结构和力学性能进行了研究。研究发现,多层多道熔覆层中的微观组织存在较大的不均匀性,由硬度较高的淬火马氏体和硬度较低回火马氏体组成,综合力学性能低于基体。在熔覆层之间利用激光扫描重熔的方法可以对熔覆层进行回火处理,获得了均匀分布的回火马氏体,熔覆层硬度与基体相当,熔覆层韧性有一定提高。采用有限元分析计算并比较了经过激光扫描处理以及未经过处理的温度场,并讨论了激光扫描参数对于熔覆层微观组织变化的影响以及扫描参数的优化方法。通过添加TIC纳米颗粒,熔覆层的综合力学性能得到改善,达到与基体相当的强度和韧性。通过断口分析,分析了不同加工条件下力学性能差别的主要原因。

关键词：激光增材制造激光熔覆热丝不锈钢

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双相不锈钢激光表面处理双相比例预测

双相不锈钢激光表面处理双相比例预测

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第五届激光先进制造技术应用研讨会

作者：宋阳温鹏先进材料成形制造教育部重点实验室清华大学机械工程学系摩擦学国家重点实验室

双相不锈钢具有优良的力学和耐蚀性能,其优良性能源于其自身合适的铁素体和奥氏体比例。受焊接热循环影响,其焊接接头的双相比例失衡,耐蚀性等性能会严重恶化。与耗时耗能的传统固溶热处理相比,高柔性和高效率的激光表面处理在恢复双相... 详细信息

双相不锈钢具有优良的力学和耐蚀性能,其优良性能源于其自身合适的铁素体和奥氏体比例。受焊接热循环影响,其焊接接头的双相比例失衡,耐蚀性等性能会严重恶化。与耗时耗能的传统固溶热处理相比,高柔性和高效率的激光表面处理在恢复双相钢接头的耐蚀性等方面有着广阔应用前景。然而,激光表面处理效果取决于激光加热参数、材料成分和几何形状等条件决定的相变过程,对处理条件的变化非常敏感,工艺参数的选择和优化是个难题。本文以不同化学成分的双相不锈钢为研究对象,通过有限元分析计算激光表面处理的温度场,获得不同激光处理参数下双相不锈钢表面的温度历程。通过热电偶测温,对温度场计算结果进行验证。通过金相分析,测量不同激光处理参数下双相不锈钢的双相比例和耐蚀性恢复情况。通过建立氮元素的扩散方程,求解不同热历程下双相钢双相比例的变化。实验和计算结果说明,上述方法可以有效的预测激光工艺参数对双相比例的影响,获得优化的工艺参数窗口,用于不同成分的双相不锈钢激光表面处理耐蚀性恢复。

关键词：双相不锈钢激光表面处理双相比例温度场耐蚀性恢复

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异种金属焊接接头微观组织演化及高温失效机理综述

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电焊机 2020年第9期50卷 17-43页

作者：李克俭李晓刚张宇韩潮宇王雪蔡志鹏清华大学机械工程系北京100084 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 清华大学先进核能技术协同创新中心北京100084

使用镍基焊缝连接铁素体基耐热钢和奥氏体不锈钢(或镍基合金)形成的异种金属焊接接头(DMWs,Dissimilar Metal Welds)在核电、火电、石化等行业有着广泛的应用。DMWs在高温低应力服役条件下经常会出现早期失效,导致机组非正常停机,带来... 详细信息

使用镍基焊缝连接铁素体基耐热钢和奥氏体不锈钢(或镍基合金)形成的异种金属焊接接头(DMWs,Dissimilar Metal Welds)在核电、火电、石化等行业有着广泛的应用。DMWs在高温低应力服役条件下经常会出现早期失效,导致机组非正常停机,带来巨大的经济损失和安全隐患,故DMWs的早期失效问题一直受到工程界和学术界的重点关注。围绕DMWs的早期失效问题,回顾并总结了近几十年来该领域的相关研究成果。首先,介绍了DMWs的组织特点,重点关注了铁素体基耐热钢与焊缝界面附近区域的冶金特点,包括界面马氏体层、碳迁移、Ⅰ/Ⅱ型碳化物等;其次,简要总结了DMWs焊接残余应力的特点及其影响因素;再次,汇总了DMWs的高温蠕变数据,针对DMWs蠕变断裂位置转移的特点进行了分析,其中沿铁素体基耐热钢与焊缝界面断裂是DMWs失效的显著特征,这种失效方式与界面处应变集中、热应力、基体组织退化、碳化物粗化以及氧化等有关;最后,给出了若干种延长DMWs服役寿命的方法和建议。

关键词：异种金属焊接接头耐热钢镍基合金奥氏体不锈钢微观组织蠕变早期失效

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基于RBF神经网络预测2219铝合金多层TIG焊接头拉伸性能研究

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焊接技术 2019年第6期48卷 22-27页

作者：阮德重张登魁王国庆单际国赵玥吴爱萍清华大学机械工程系北京100084 中国运载火箭技术研究院北京100076 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

针对焊接过程的严重非线性和焊接工艺参数的复杂交互作用,使得接头抗拉强度的准确估算十分困难的问题,利用K-均值聚类算法建立焊接接头抗拉强度RBF (Radial basic function)神经网络预测模型。以2219铝合金多层TIG焊的焊缝形状参数(正... 详细信息

针对焊接过程的严重非线性和焊接工艺参数的复杂交互作用,使得接头抗拉强度的准确估算十分困难的问题,利用K-均值聚类算法建立焊接接头抗拉强度RBF (Radial basic function)神经网络预测模型。以2219铝合金多层TIG焊的焊缝形状参数(正面余高、背面余高、背面宽度、正面宽度、首层盖面熔深)作为预测模型的输入参数,以焊后接头的抗拉强度作为预测模型的输出参数。利用22组焊接试验数据对所建的预测模型进行网络训练,用另外6组焊接试验数据进行验证。结果表明,所建的RBF神经网络预测模型具有适应性强、精度高,预测的平均绝对误差仅为1.94%。通过预测模型,得到焊缝几何形状参数与接头抗拉强度之间的影响规律以及最佳的接头焊缝形状,从而对调控焊接接头的强度提供了依据。

关键词： RBF神经网络预测 2219铝合金 TIG焊

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窄间隙激光热丝焊接球墨铸铁的成形质量和力学拉伸性能

窄间隙激光热丝焊接球墨铸铁的成形质量和力学拉伸性能

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2014国际高能束与特种能场制造暨第五届高能束流加工技术国际学术会议

作者：温鹏郑世卿单际国冯振华清华大学机械工程系北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 清华大学机械工程系北京100084 清华大学机械工程系北京100084 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

高性能球墨铸铁厚壁构件在风电等领域有广泛应用，对其高质量厚板焊接提出了需求。由于碳含量较高，焊接接头裂纹和力学性能衰减是个难题。通过填充异种焊丝可以解决焊缝问题，但半熔合区和热影响区作为焊接接头的薄弱环节难以得到根本...

高性能球墨铸铁厚壁构件在风电等领域有广泛应用，对其高质量厚板焊接提出了需求。由于碳含量较高，焊接接头裂纹和力学性能衰减是个难题。通过填充异种焊丝可以解决焊缝问题，但半熔合区和热影响区作为焊接接头的薄弱环节难以得到根本解决。窄间隙激光热丝焊的热输入小且坡口窄，可以大幅降低熔合区和热影响区宽度，从而提高焊接接头的力学性能。通过控制焊丝加热温度，获得了稳定的焊丝过渡，是控制成形质量的基础。通过调整热输入和填丝量，获得了侧壁熔合良好的窄间隙激光热丝焊接接头。接头抗拉强度最高可达到母材92％。伸长率约为母材21％，断裂发生在熔合区，与激光-MIG复合焊、焊条电弧焊和TIG焊相比，断后伸长率接近，但是抗拉强度提高了28％以上。

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