基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測(cè)

張昭　白小溪　李健宇

摘要：通過(guò)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算樣本數(shù)據(jù)中提取特征參量，建立合理的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，從而達(dá)到基于輸入?yún)⒘款A(yù)測(cè)輸出參量的目的。針對(duì)攪拌摩擦焊接接頭硬度，以攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度、焊接速度、距離焊接中心距離為輸入?yún)⒘?，以接頭硬度為輸出參量，構(gòu)建了3×10×1的三層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的6061-T6鋁合金攪拌摩擦焊接頭硬度BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，選擇在13種不同攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度和移動(dòng)速度工況下進(jìn)行測(cè)試和訓(xùn)練，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的有效性。測(cè)試結(jié)果表明BP，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠很好地預(yù)測(cè)接頭硬度，為焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測(cè)提供了新方法。

關(guān)鍵詞：攪拌摩擦焊;硬度;BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);特征參量

中圖分類(lèi)號(hào)：TG404文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-2303（2020）04-0075-04

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.04.12

0 前言

與傳統(tǒng)熔化焊相比，攪拌摩擦焊（FSW）無(wú)需添補(bǔ)材料、保護(hù)氣體，因而避免了與熔化有關(guān)的裂紋、氣孔、雜質(zhì)等焊接缺陷。此外，其工作條件簡(jiǎn)單，焊接前無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的準(zhǔn)備工作;焊接時(shí)消耗能量低，噪音小，且無(wú)輻射和飛濺。憑借其生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在制造業(yè)中已有超過(guò)40年的應(yīng)用背景。同時(shí)，攪拌摩擦焊的出現(xiàn)使得制造業(yè)廣泛關(guān)注的鋁合金難以焊接的問(wèn)題得到完美解決[1-2]。

攪拌摩擦焊接頭的力學(xué)性能分析，特別是接頭硬度，一直以來(lái)都是研究的重要方向。傳統(tǒng)方法是將焊后板材進(jìn)行拋光、清洗、腐蝕后，采用顯微硬度儀測(cè)量FSW接頭不同厚度處硬度分布。但由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜、成本高，導(dǎo)致人力、物力、財(cái)力消耗嚴(yán)重，同時(shí)拖慢了研究進(jìn)程?！?br>