摘要：以悬臂梁为核心结构设计了一种简单实用的滑觉感知单元.利用3支光纤布拉格光栅的中心波长差值的方差,以及波长偏移的大小和方向进行滑动判知,以实现滑动过程接触力变化、滑动速率与方向的检测.实验结果表明,在0.2~1N的接触力范围内,该滑觉感知单元对微小的滑动有良好的检测效果,最小灵敏度可达3.8pm/mm;滑动灵敏度、速率比例系数以及接触力的实验值与理论值的平均相对误差分别为6%、14%和6.6%.

摘要：以杠杆悬臂传感梁为基础,设计了支点可调式称量传感单元,通过调节支点位置实现不同量程的称量传感灵敏度可调控制,并且可以实现温度误差补偿.理论分析表明,结构一定的传感单元,支点与支座间距离存在临界阈值,当支座间距离等于该阈值时,称量传感灵敏度等于零;随着支座间距离的增大灵敏度逐渐减小并趋向于稳定.实验表明,在0~200g的范围内,称量传感的平均线性度大于0.998,理论灵敏度与实验灵敏度之间的平均相对误差为6.46%,可满足不同量程的不同灵敏度的称量应用.

摘要：为了实现光纤宏弯温度传感,对单模光纤宏弯损耗的温度响应特性进行了理论与实验研究.理论上对单模光纤宏弯损耗理论公式进行了温度修正.基于该公式模拟了波长、弯曲半径以及温度对纤芯-无限包层结构单模光纤宏弯损耗性能的影响.设计制作了一种带吸收层和镍保护层的单模光纤宏弯温度传感探头并进行了温度传感性能实验测试.结果表明:纤芯-无限包层结构单模光纤宏弯损耗对弯曲半径、波长和温度变化较为敏感,与温度之间的响应呈线性,该探头的温度分辨率为0.4℃;通过减小弯曲半径和提高光源波长,可进一步提高其温度灵敏度和分辨率.该结构光纤可近似看作纤芯-无限包层结构光纤,用于开发光纤宏弯温度传感器.

摘要：采用响应曲面法,设计锂电池铜/铝极耳异质金属超声波焊接试验,使用逐步回归法筛选出对响应值影响显著的因子,建立多元非线性回归数学模型。采用SEM、EDS、XRD、3D景深显微分析及显微硬度仪研究最优参数下铜/铝焊接接头的微观组织形貌、相结构、景深及硬度的变化规律,理解其连接机理和金属间化合物(IMCs)生成机制。结果表明:各工艺参数对拉剪力的影响有着非常复杂的交互作用,最优参数下连接界面实现无缺陷完全结合;高应变率加快了连接界面析出厚度约8μm的Cu9Al4、CuAl和CuAl2IMCs相层;塑性变形在整个薄板厚度间传播,剧烈塑性变形促进了位错增殖,形成了由纳米晶和非晶相组成的过渡层;工件连接强度取决于机械互锁、纳米晶和非晶相过渡层与互扩散的综合作用。

摘要：镁和铝合金在现代工业中应用越来越广泛,但是其焊接性能差。超声波焊接作为一种固态连接方法在焊接镁铝异质合金方面具有其优越性。研究不同焊接工艺参数组合对AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接界面性能的影响机制。采用正交试验结合回归分析建立回归方程并优化设计AZ31Mg/6061Al异质合金超声波焊接参数;利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射仪(XRD)和3D景深显微分析等研究了接头的界面反应行为和结合性能。结果表明:在最佳参数下(功率WP=1400 W,时间t=700 ms,压力WF=1145.11 N)接头实现有效结合,连接面出现机械互锁并伴有少量不连续的金属间化合物(IMC)层,拉伸时失效形式为具有一定延性的Al侧断裂,拉剪力达1007 N;在高频振动和高应变率作用下加速了界面元素的互扩散速率;当焊接参数为功率WP=1600 W,时间t=900 ms,压力WF=1145.11 N时IMC层厚度达23μm;这种连续的IMC层由Al12Mg17和Al3Mg2两种脆性相组成,析出顺序为Al12Mg17, Al3Mg2,其中Al3Mg2具有更快的长大速度。IMC层是降低Mg/Al异质接头综合机械性能的主要因素。

摘要：钛合金/不锈钢异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材理化性能差异,导致焊接难度大。根据金属元素冶金相容性选用Zr-Ni组合结构设计填充金属,并使用超声波焊接方法制备填充材料。研究Zr-Ni中间层对TC4/304SS Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)脉冲激光焊接金属间化合物(IMCs)生长行为与机械性能的影响,确定填充材料的可行性。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分析接头微观结构。使用显微硬度仪及抗拉强度测试评价接头力学性能。表明:在最优参数下TC4/304SS接头无宏观裂纹,沿界面均匀分布的IMCs呈现2层颜色明显不同的组织结构,焊缝生成了FeTi,Fe_(2)Ti和少量Ti_(5)Cr_(7)Fe_(17)IMCs,接头在正应力作用下发生脆性解理断裂;制备的Zr-Ni中间层有效阻隔了母材混合,边界形成的固溶体有助于提高接头强度,同时形成的Zr/Ni IMCs具有延展性,TC4/Zr-Ni/304SS接头抗拉强度达213.7 MPa。所制备的填充层对提升该异种金属接头力学性能和分析其焊缝组织变化具有重要意义。

摘要：锆/镍异种金属焊接结构在现代工业应用中日益广泛,但因母材热物理和化学性能存在较大差异,导致焊接难度大。超声波焊接作为一种固态连接工艺适应于异种金属焊接。研究不同焊接能量对锆/镍异质金属超声波焊接金属间化合物(IMCs)生长行为与机械性能的影响机制。以锆箔、镍箔为原材料,采用焊接功率1600 W,通过改变焊接时间300,～400,～500,～600 ms调控焊接能量设计异质金属超声波焊接试验。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、 X射线衍射(XRD)、 3D景深显微分析、显微硬度仪及拉剪强度测试等研究微观组织形貌、相结构、景深及显微硬度的变化规律,确定焊接能量与接头拉剪强度之间的定量关系,理解其连接机理和IMCs生长历程。结果表明:接头触点区无明显宏观裂纹等缺陷;随焊接能量增大,触点区原子互扩散层迅速增厚并趋于稳态,过厚的IMCs层诱导产生新的焊接缺陷;在焊接能量640 J时高应变率加速连接界面析出厚度约3.2μm的Ni_7Zr_2, Ni_(10)Zr_7和NiZr_2 IMCs相层,析出顺序为:Ni_(10)Zr_7, Ni_7Zr_2, NiZr_2;塑性变形在整个薄板厚度间传播,剧烈塑性变形促进了位错增殖,形成了由纳米晶和非晶相组成的过渡层;工件连接强度取决于机械互锁、纳米晶和非晶相过渡层与互扩散的综合作用。所获得的最优焊接工艺参数对提升接头力学性能和分析其界面组织变化具有重要意义。

摘要：将光纤光栅(FBG)传感器嵌入金属构件中,可以获得智能金属构件。要成功地将FBG传感器嵌入金属基体内部,就必须对FBG进行保护,以免FBG传感器在埋入过程中遭受高温等因素的破坏。研究了在FBG传感器表面进行化学复合镀Ni-P-ZrO2的方法及镀液配方,设计了适合FBG施镀的搅拌方式。结果表明,化学复合Ni-P-ZrO2镀层与FBG传感器的结合紧密,而且对FBG起到了良好的金属化保护作用。

摘要：设计了一个水下焊接自动跟踪视觉系统,其主要由激光器、滤光片和CCD摄像机组成,被封装在防水的透明玻璃体中。焊接时激光器作为辅助光源,其与CCD成30°照射焊件,得到焊件的V形剖面焊缝。由于水下焊接时拍摄的图像模糊且比较弱,采用中值滤波的方法进行图像增强,然后进行阈值变换得到焊缝,再用Krisch边缘算子对焊缝进行边缘提取,提出了对边缘的灰度值取平均值得到焊缝中心线,最后对其进行直线拟合,提取V形焊缝的中心线所在的最低点,画出中心线以进行标识。

摘要：利用ANSYS有限元模拟软件,建立了TC4钛合金感应加热钎焊数值分析模型。建模时,充分考虑了感应电流的集肤效应及磁场的边缘效应。计算中,考虑了材料的非线性,运用了APDL参数化设计语言,利用多步嵌套循环实现磁-热耦合,最终得到了相应的电磁场、温度场分布情况。从模拟结果可知,磁力线随焊件与感应线圈间距增大变稀疏;焊件最高温度出现在焊件侧表面附近,最低温度出现在焊件上表面;焊件侧表面升温速率(加热速度)逐渐减小,焊件上表面升温速率先增加后减小,最终焊件各处升温速率将趋于相等。上述模拟结果将对TC4钛合金感应加热钎焊试验过程提供可靠理论依据。