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.     

基准平面垂直断面法在爆破漏斗试验中的应用

系统阐述了基准平面垂直断面法在爆破漏斗试验中测量爆破漏斗体积的基本原理,并将隧道激光断面仪应用于金厂河矿1 750 m水平15^#采场底部切割巷道爆破漏斗试验爆破漏斗体积测量中。通过与传统体重法等计算法所得漏斗体积分析比较,结果表明基于隧道激光断面仪与3D Mine软件分析的基准平面垂直断面法实用性强、操作方便、结果直观可靠,达到试验预期目的。     

GH4099合金的飞秒激光去除阈值

采用500fs脉宽飞秒激光对GH4099合金板进行表面材料去除加工,研究了激光功率对材料去除区域表面形貌、微区成分及直径的影响;采用最小二乘法对激光功率与去除区域直径进行线性拟合,确定了合金的激光去除阈值。结果表明:当激光功率不高于1.911 3 W时,GH4099合金表面存在一个去除区域A,其形貌与成分与基体的基本相同,当激光功率高于1.911 3 W时,在区域A中出现呈熔融凝固态的区域B,其成分中出现较多碳、氧元素;去除区域A、B的材料去除形式分别为静电剥离和热蒸发,激光去除阈值分别为0.413,12.9J·cm~(-2)。GH4099合金激光加工的合理激光能量密度为0.41312.9J·cm~(-2)。     

基于证据推理的激光惯组最优维护方法

为解决激光惯组存在的故障样本获取困难和监测维护周期不合理等问题，采用一种融合多元信息的性能评估方法对激光惯组的性能进行评估。首先，综合考虑了惯组指标信息的权重和可靠度，基于证据推理融合多元信息得到激光惯组性能评估结果。其次，根据性能评估结果，通过维纳过程预测综合考虑激光惯组的监测维护成本和性能设计要求，在满足性能状态要求前提下以单位时间内期望维护成本最小为目标，确定最优维护时机。最后，使用某型号激光惯组进行了实验验证，说明所提出的方法的有效性。     

连续激光辐照三结GaAs太阳电池热应力场研究

为了研究1070nm光纤连续激光对三结GaAs太阳电池的热力作用, 使用COMSOL软件建立物理模型进行了数值仿真, 得到了不同激光功率密度激光作用下的热应力场。为了验证了热应力计算方法的正确性, 利用栅线投影法测量了功率为16.7W、辐照半径为1mm、辐照时间为10s的激光作用下电池表面的形变, 实验结果与模拟结果基本吻合。结果表明, 辐照半径为1.5cm、功率密度为16.7W/cm2的激光辐照20s时, 底电池中心温度刚好超过电池使用温度; 底电池中心等效应力为96.6MPa, 刚好超过底电池材料的屈服极限; 根据这一结果可推测电池失效与热应力导致的结构损伤有关。该数值模拟结果与实验结果为激光辐照太阳电池的热力效应研究提供了一定的理论依据。     

308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜实验研究

为了研究聚酰亚胺薄膜在308nm准分子激光下的剥离效果, 采用实验研究的方法, 分别探究了激光能量密度、光斑重叠率、脉冲频率、衬底温度对激光剥离效果的影响, 并结合显微镜观察剥离后的衬底和薄膜形貌。结果表明, 激光剥离能量阈值约为160mJ/cm2, 在激光能量密度为180mJ/cm2~190mJ/cm2左右、光斑重叠率为68.33%时, 剥离效果较好; 提高衬底温度有利于激光剥离过程。该研究对聚酰亚胺薄膜在柔性电子领域的工业化应用具有一定意义。