高稳高效海上风电安装平台关键制造技术研究

海上风电作为可再生清洁能源之一,受到世界各国的高度重视与大力发展。我国将海上风电提升至解决能源危机、减缓气候变化、调整能源结构的国家战略高度,到2030年我国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。安装平台不足将是我国海上风电场无法如期建成投产的主要障碍。对自升自航式海上风电安装平台系列高端装备及其设计制造的三大技术难题——腿站立作业易“失稳”、大平台大跨距大倾覆力矩自升易“失控”、高空吊装巨型叶片逾百螺栓精准定位易“失准”,以及焊缝缺陷修复和局部裂纹损伤的激光锻造修复再制造进行了介绍,研制的具有不同规格的系列装备在中国、英国、丹麦、德国等国家的著名海上风电场建设应用情况良好。     

BS960E高强钢激光-电弧复合焊接头氢脆行为研究

氢脆具有很强的微观组织敏感性,威胁着各类高强结构材料的安全服役.采用激光-电弧复合焊工艺对BS960E型高强钢进行焊接,并对接头在原位电化学充氢的条件下进行慢应变速率(10-5s-1)拉伸试验,结合微观组织和断裂特征进行分析并对接头的氢脆行为进行研究.结果 表明,焊接热循环所形成的富马氏体中的细晶区可以使接头表现出一定的氢脆敏感性,马氏体较大的氢扩散系数和较低的氢溶解度以及氢在晶界上的快速扩散是引起接头对氢脆敏感的主要原因,通过控制焊接工艺参数可抑制焊接热循环所引起的马氏体转变量,能够降低BS960E型高强钢激光-电弧复合焊接头的氢脆敏感性.     

小端面冲击连接效应的若干问题讨论

碰撞冲击连接凭借其优异的连接性能得到广泛关注. 为探讨小端面冲击连接效应，首先从冲击焊的连接界面形貌出发，探讨冲击连接界面形貌对力学性能的影响，指出波浪形界面对可靠接头的重要性，并从大端面冲击连接的过程进一步讨论波浪形界面的形成机理，在此基础上讨论小端面冲击连接的波浪形界面形成机理，指出人为设置的带倾角的碰撞是形成小端面波浪形界面的前提，同时提出解决小端面带倾角碰撞所出现的非对称问题的有效方法是将复板连接端面改为锥形端面.     

梯度铝蜂窝夹芯板的力学行为

梯度分层铝合金蜂窝板是一种有效的吸能结构,本工作在梯度铝蜂窝结构的基础上根据梯度率的概念,通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,设计了4种质量相同、梯度率不同的铝蜂窝夹芯结构。通过准静态压缩实验,并结合非线性有限元模拟准静态及冲击态下梯度铝蜂窝夹芯结构的变形情况及其力学性能,分析对比了相同质量下梯度铝蜂窝夹芯结构在准静态下的变形模式以及冲击载荷下分层均质蜂窝结构和不同梯度率的分层梯度蜂窝结构的动态响应和能量吸收特性。结果表明:在准静态压缩过程中,铝蜂窝梯度夹芯板的变形具有明显的局部化特征,蜂窝芯的变形为低密度优先变形直至密实,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小;在高速冲击下,梯度蜂窝板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实,而是在锤头冲击惯性及芯层密度的相互作用下整体发生的线弹性变形、弹性屈曲、塑性坍塌及密实化;另外,在本工作所设计的梯度率中,当梯度率为γ₁=0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量下的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%。     

YBCO超导带材二次冲击恢复过程的模拟及实验研究

YBCO超导带材失超后的快速恢复对于电阻型超导故障限流器(RSFCL)重合闸应对二次故障电流冲击至关重要。当前研究通常将电阻恢复视为带材恢复,在实际的盘式结构中存在复杂的微孔结构,一次冲击恢复至超导态时仍存在大量气泡滞留,影响带材的二次冲击恢复过程。针对典型的微孔结构建立了三维模型,采用CFD模拟并结合大电流冲击实验,对比分析了一次冲击恢复过程和二次冲击恢复过程中各项参数的变化。实验结果表明二次冲击过程中的峰值温度为162.9 K,比一次冲击高14.6 K,带材恢复至超导态需要1.88 s,比一次冲击延长0.63 s。模拟结果表明初始状态存在气泡滞留,二次冲击过程中带材温度上升更快,气泡量更多,温度横向分布更不均匀,最大温差达20.5 K。由此可见,超导态的恢复不能作为重合闸的标准,气泡场未完全恢复会降低限流器的安全阈值,危害系统安全,所以也应将气泡完全消散的时间作为实际运行中重合闸的参考时间。     

激光在线测厚振动分析与精度优化

激光测厚具有安全可靠、测量精度高、测量范围大等优点,广泛应用于纸张、电池极片等薄膜类材料厚度的在线测量。带材宽幅方向扫描测厚时由于扫描架往复运动会产生机械振动,影响在线测厚精度。针对该问题,以锂离子电池极片厚度测量为例,使用双激光差动式测厚平台对电池极片和铜箔分别进行厚度测量,然后对测厚数据进行频谱分析,探究其振动规律的相似性,并基于频谱分析结果采用滑动带阻滤波方式对测厚数据进行处理,滤波后极片和铜箔的厚度极差分别降低了33.4%和73.8%,有效过滤了机械振动导致的测量误差,可满足极片和铜箔厚度测量的精度要求。     

采用温控和碘吸收池技术的发射激光稳频技术

多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速，为提高风场探测精度，从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中，分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移，设计并研制了种子激光器温控箱，通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移，将激光频率稳定在±50 MHz以内；针对激光频率的短期抖动，采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统，通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温，控温精度达0.03 ℃，提高了稳频精度，将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内，满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统，对发射激光稳频装置进行系统验证，连续4组风场观测结果表明:系统探测高度为17 km，绝大部分方差在4 m/s以下，满足测风激光雷达测量指标的要求。     

实践教学类虚拟仿真软件开发的方法与途径——以激光加工仿真模拟实训系统为例

为解决高职院校激光加工实训基地建设设备体积大、投入高、更新快的问题,设计一套应用于激光加工虚拟仿真实训系统。该实训系统基于Unity3D平台,将涉及到的装备及其它工具使用3DMax软件建模导入,选取学生应掌握的激光设备调试、拆装、装载、维护、检修等项目作为实训系统主体,设计讲授、训练、考核三个步骤,将实际实训项目融入虚拟仿真实训系统,集教、学、做、练、考一体,可满足大多数激光加工专业对学生实践性操作的教学要求。