12. 赞助机构名称和地址 船舶结构委员会 美国海岸警卫队 (G-MSE/SSC) 2100 Second Street, SW Washington, DC 20593 14. 赞助机构代码 GM 15. 补充说明 由船舶结构委员会赞助。由其成员机构共同资助。 16. 摘要 本研究的目的是开发通过摩擦搅拌焊接制造的 5000 系列和 6000 系列铝加筋板结构的机械屈曲破坏试验数据库,并将这些结构与通过熔化焊接制造的类似铝板在焊接引起的初始缺陷和极限抗压强度性能方面进行比较。讨论了与熔化焊接和摩擦搅拌焊接程序相关的趋势或优势。以下是这些讨论的摘要。 • 发现摩擦搅拌对接焊接铝合金的屈服强度和极限拉伸强度相当于甚至优于熔化焊接铝合金。 • 搅拌摩擦焊接引起的初始缺陷往往比熔化焊接引起的缺陷小。因此,搅拌摩擦焊接工艺在这方面的优势显而易见。• 搅拌摩擦焊接铝结构的极限强度性能比熔化焊接铝结构高 10-20%。这意味着,只要能防止分层,搅拌摩擦焊接工艺在极限抗压强度性能方面肯定优于熔化焊接工艺。• 然而,所有搅拌摩擦焊接测试结构在达到极限强度之后甚至之前都在焊接区域出现了分层。这表明,熔化焊接工艺在焊接区域的抗压强度性能方面优于搅拌摩擦焊接工艺。• 再次证实,非线性有限元法计算在很大程度上取决于所应用的结构建模技术。 17. 关键词 铝加筋板结构,极限强度,搅拌摩擦焊,熔化焊,焊接引起的初始缺陷,屈曲破坏试验,非线性有限元法计算
摘要:在现代计算科学中,机器学习和优化过程之间的相互作用标志着最重要的发展。优化在机械工业中起着重要作用,因为它可以降低材料成本、减少时间消耗并提高生产率。最近的工作重点是对搅拌摩擦焊接工艺进行优化任务,以获得搅拌摩擦焊接接头的最大极限抗拉强度 (UTS)。为此选择了两种机器学习算法,即人工神经网络 (ANN) 和决策树回归模型。输入变量为工具转速 (RPM)、工具移动速度 (mm/min) 和轴向力 (KN),而输出变量为极限抗拉强度 (MPa)。观察到,在人工神经网络的情况下,训练和测试集的均方根误差分别为 0.842 和 0.808,而在决策树回归模型的情况下,训练和测试集的均方根误差分别为 11.72 和 14.61。因此,可以得出结论,ANN 算法比决策树回归算法提供更好、更准确的结果。
15.补充说明由船舶结构委员会赞助。由其成员机构共同资助。16.摘要 本研究的目的是为通过搅拌摩擦焊制造的 5000 系列和 6000 系列铝加筋板结构开发机械屈曲破坏试验数据库,并在焊接引起的初始缺陷和极限抗压强度性能方面将这些结构与通过熔焊制造的类似铝板进行比较。讨论了与熔焊和搅拌摩擦焊程序相关的趋势或好处。以下是这些讨论的摘要。• 发现搅拌摩擦对接焊接铝合金的屈服强度和极限拉伸强度与熔焊铝合金相当甚至更好。• 搅拌摩擦焊接引起的初始缺陷往往比熔焊引起的缺陷小。因此,搅拌摩擦焊接工艺在这方面的优势显而易见。• 搅拌摩擦焊接铝结构的极限强度性能比熔焊铝结构高 10-20%。这意味着,只要防止分层,搅拌摩擦焊接工艺在极限抗压强度性能方面肯定优于熔焊工艺。• 然而,所有搅拌摩擦焊接测试结构在达到极限强度之后甚至之前都在焊接区域出现分层。这表明,熔焊工艺在焊接区域的抗压强度性能方面优于搅拌摩擦焊接工艺。• 再次确认非线性有限元方法计算很大程度上取决于所应用的结构建模技术。
• 与 EnergynTech Inc. 合作设计、实施和测试了感应加热 (IH) 辅助搅拌摩擦焊 (FSW) 修复工具。• IH 作为预热源,可将 FSW 过程中的垂直力降低约 20%。
1.“通过改变工具偏心率对 AA6061 铝合金摩擦搅拌焊接工艺参数的影响”,LH Shah、A. Fleury、L. St-George、S. Walbridge 和 AP Gerlich,国际先进制造技术杂志 2020,109,1601-1612。 2. “通过工具偏心对 AA6061 铝合金搅拌摩擦焊缝的结构形貌的影响”,LH Shah、N. Huda、S. Esmaeili、S. Walbridge 和 AP Gerlich,《材料快报》2020,275,128098。3. “工具偏移和母材定位对 AA5052-AA6061 异种搅拌摩擦焊材料流动的影响”,LH Shah、ARH Midawi、S. Walbridge 和 A. Gerlich,《机械工程与科学杂志》2020,14(1),6393-6402。 4. ‘工具偏心对 AA6061 铝合金搅拌摩擦焊缝材料流动和微观结构性能的影响’,LH Shah、ARH Midawi、S. Walbridge、A. Gerlich,《合金与化合物杂志》2020,826。 5. ‘工具偏移对 Al/Cu 搅拌摩擦焊接头微观结构和力学性能的影响’,Wentao Hou、Luqman Hakim Ahmad Shah、Guoqiang Huang、Zhikang Shen、Yifu Shen、Adrian Gerlich,《合金与化合物杂志》2020,825。 6. ‘厚板 AA5052-AA6061 铝合金的异种搅拌摩擦焊:材料定位和工具偏心的影响’,Luqman Hakim Ahmad Shah、Seyedhossein Sonbolestan、Abdelbaset RH Midawi、Scott Walbridge、Adrian Gerlich,国际先进制造工艺杂志2019,105(1-4),889-904。
1 Schilling C、von Strombeck A、dos Santos JF、von Heesen N。《搅拌摩擦点焊静态性能的初步研究》。第二届搅拌摩擦焊国际研讨会 (2ISFSW) [Internet]。瑞典哥德堡:英国剑桥焊接研究所 (TWI);2000 年。网址:http://www.fswsymposium.co.uk/EasySiteWeb/GatewayLink.aspx?alId=1238963
1 Schilling C、von Strombeck A、dos Santos JF、von Heesen N。对搅拌摩擦点焊静态性能的初步研究。第二届搅拌摩擦焊国际研讨会 (2ISFSW) [Internet]。瑞典哥德堡:英国剑桥焊接研究所 (TWI);2000 年。可从以下网址获取:http://www.fswsymposium.co.uk/EasySiteWeb/GatewayLink.aspx?alId=1238963
数值方法:FEM,XFEM,GFEM,BEM和其他方法10:20(0011)使用扩展的多尺度的Debora Cristina Cristina Brandt 10:40(0037)使用摩擦式搅拌过程Gabriel Aguirre 11:00(00049)数字式的摩擦焊接工艺进行有限元模型,对周期性桁架结构的模态分析。 Luiz Sanches元素11:20(0063)基于FEM的衬套的基于FEM的反向分析静态刚度相关性Luiz Felipe S.Simioni
数值方法:FEM,XFEM,GFEM,BEM和其他方法10:20(0011)使用扩展的多尺度的Debora Cristina Cristina Brandt 10:40(0037)使用摩擦式搅拌过程Gabriel Aguirre 11:00(00049)数字式的摩擦焊接工艺进行有限元模型,对周期性桁架结构的模态分析。 Luiz Sanches元素11:20(0063)基于FEM的衬套基于FEM的反向分析静态刚度相关性Luiz Felipe S.Simioni 11:40(0076)使用光谱元件方法