基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡鋼-鋁激光焊工藝優(yōu)化及組織性能研究.pdf

1、在現(xiàn)有鋼質(zhì)車身骨架結構上，應用部分鋁材替代鋼材，通過合理的結構組合實現(xiàn)一體化承載，充分發(fā)揮鋁合金板材在減重及強度、剛度等方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)車身結構的整體優(yōu)化已成為實現(xiàn)車身輕量化的主要方法，由于鋼/鋁兩種金屬之間的固溶度低，晶體結構和物理化學性能差異明顯，極易反應生成Fe/Al脆性金屬間化合物，嚴重影響焊接接頭的力學性能，因此用常規(guī)的方法較難實現(xiàn)鋼/鋁異種金屬的優(yōu)質(zhì)高效連接，激光焊成為鋼/鋁連接的重要方法。
　　 實現(xiàn)鋼/鋁優(yōu)質(zhì)高效

2、連接，需抑制或減少Fe/Al脆性金屬間化合物產(chǎn)生，而優(yōu)化激光焊接工藝，使鋁熔化，鋼母材不熔化或少量熔化是解決問題的關鍵，本文作者以此為目標，選擇汽車車身用鍍鋅鋼與6016鋁合金為研究對象，利用數(shù)值模擬技術研究了不同工藝參數(shù)條件下的溫度場和應力場分布，探索了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化激光焊工藝參數(shù)的方法，開展了鋼/鋁激光搭接焊試驗，利用臥式金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射、微機控制電子萬能試驗機等手段對優(yōu)化工藝條件下焊接接頭各區(qū)域的金相組織、斷

3、口形貌、界面元素分布、主要物相與接頭力學性能進行研究，研究結果期望為多材料車身結構激光焊的推廣應用提供理論指導與技術支持。
　　 建立了鋼/鋁激光焊溫度場的數(shù)值計算模型，采用ANSYS自帶的APDL語言編程實現(xiàn)表面高斯熱源的連續(xù)照射，基于鋼/鋁激光焊的溫度場計算，獲得了不同工藝參數(shù)條件下的熔深，獲得了不同工藝參數(shù)條件下溫度場的分布規(guī)律，通過熱電偶同步測溫實驗驗證了溫度場模擬計算的準確性。
　　 依據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化理論，

4、設計正交模擬實驗，利用不同工藝參數(shù)組合下的焊接熔深數(shù)據(jù)作為訓練樣本，對BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練計算，建立了激光焊條件下焊接功率、焊接速度、離焦量與焊接熔深之間的非線性映射關系，仿真預測了各種工藝參數(shù)條件下的焊接熔深。
　　 在溫度場分析結果的基礎上，通過間接耦合的方法得到了最佳工藝參數(shù)條件下的應力場分布，應用ANSYS通用后處理器中的路徑評定方法得到了沿焊縫路徑上的橫向、縱向和等效應力隨時間的變化規(guī)律，最后通過實驗檢測結果驗證了焊接

5、應力主要集中在焊縫區(qū)。
　　 基于數(shù)值模擬優(yōu)化計算，采用光纖激光器，在優(yōu)化的焊接工藝參數(shù)條件下進行了6016鋁合金/鍍鋅鋼激光焊的驗證試驗，利用臥式金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射、微機控制電子萬能試驗機等手段對優(yōu)化工藝條件下焊接接頭各區(qū)域的金相組織、斷口形貌、界面元素分布、主要物相與接頭力學性能進行研究。發(fā)現(xiàn)當焊接功率P=2500W，焊接速度V=45mm/s，離焦量f=0mm時，焊縫成形性良好，無明顯裂紋、氣孔等缺陷，鋼/鋁焊