大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高功率激光焊接的基礎(chǔ)研究中文摘要

本項(xiàng)目針對(duì)大功率海洋動(dòng)力定位裝備、大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等高服役性能裝備中大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的焊接制造難題，開(kāi)展高功率激光焊接基礎(chǔ)問(wèn)題研究，豐富和完善大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高功率激光焊接制造控形控性的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，提升高功率激光焊接制造的科學(xué)性。重點(diǎn)探索高功率激光作用下快速熔化凝固過(guò)程中多物態(tài)傳熱傳質(zhì)機(jī)理，尋求焊接熔池小孔穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)條件；基于連續(xù)冶金反應(yīng)模型和多相流數(shù)值模擬，定量預(yù)測(cè)熔凝區(qū)形狀、成分和組織；研究接頭微觀組織演變規(guī)律，掌握接頭微觀組織及介觀熔凝區(qū)形狀與力學(xué)性能相關(guān)性規(guī)律；建立面向拼裝狀態(tài)和動(dòng)態(tài)工況的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高功率激光焊接參數(shù)在線生成與實(shí)時(shí)控制方法；最終實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高功率激光焊接制造的精確控形控性。

本項(xiàng)目針對(duì)大功率海洋動(dòng)力定位推進(jìn)器等高服役性能裝備中大型復(fù)雜構(gòu)件的焊接制造難題，從高功率激光焊接機(jī)理、工藝和過(guò)程控制三方面展開(kāi)研究，取得的主要成果包括：建立了高功率激光焊接多相流數(shù)值模型，闡明了熔池、小孔、等離子體的相互作用機(jī)制，揭示了熔池與小孔多旋渦紊流動(dòng)態(tài)行為、焊縫成形機(jī)理以及介觀熔池非平衡凝固過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變行為；發(fā)現(xiàn)了高功率激光焊接工藝參數(shù)與接頭形狀和組織分布相關(guān)性規(guī)律，揭示了接頭形狀和組織對(duì)接頭性能的影響機(jī)制，建立了獲得3種典型材料良好接頭完整性的工藝條件；分析了高功率激光焊接拼裝狀態(tài)對(duì)整體焊縫形狀及性能的影響，提出了復(fù)雜拼縫形貌的變基準(zhǔn)測(cè)量與動(dòng)態(tài)建模方法，建立了面向拼裝狀態(tài)的參數(shù)在線生成策略，實(shí)現(xiàn)了基于實(shí)時(shí)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)暮附舆^(guò)程閉環(huán)控制。 本項(xiàng)目取得了以下核心創(chuàng)新：①建立了能精確描述高功率激光焊接小孔寬開(kāi)口特點(diǎn)的復(fù)合自適應(yīng)熱源模型，為熔池小孔精確模擬提供基礎(chǔ)；②發(fā)現(xiàn)了高功率激光焊接熔池多漩渦流動(dòng)行為，從本質(zhì)上闡明了焊縫成形機(jī)理；③發(fā)現(xiàn)了高功率激光焊縫中存在軸向晶粒，并闡明軸向晶粒對(duì)焊縫組織性能的影響機(jī)制。以上創(chuàng)新工作為解決高功率激光焊接快速熔化與凝固過(guò)程中多物態(tài)的熱質(zhì)傳遞機(jī)理、熔凝區(qū)形狀和組織與接頭性能的相關(guān)性規(guī)律等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題提供了有效途徑。 在Corrosion Science、Journal of Alloys and Compounds、Materials & Design、International Journal of Heat and Mass Transfer、Applied Thermal Engineering、Journal of Materials Processing Technology等權(quán)威期刊上發(fā)表SCI論文41篇，在國(guó)際焊接學(xué)會(huì)年會(huì)（IIW）、國(guó)際光電子與激光應(yīng)用會(huì)議（ICALEO）等高水平學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文6篇，項(xiàng)目成員獲“第一屆激光復(fù)合制造協(xié)同創(chuàng)新國(guó)際論壇”杰出青年學(xué)者獎(jiǎng)，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利9項(xiàng)（授權(quán)6項(xiàng)）、授權(quán)實(shí)用新型專(zhuān)利4項(xiàng)。本項(xiàng)目相關(guān)研究成果為2015年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)“汽車(chē)制造中的高質(zhì)高效激光焊接、切割關(guān)鍵工藝及成套裝備”、2017年湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)“大型高參數(shù)壓力容器制造成套裝備及其關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用”提供了支撐。

飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工能力是衡量一個(gè)國(guó)家航空制造水平的重要標(biāo)志。新一代飛機(jī)結(jié)構(gòu)件更復(fù)雜、精度要求更高、制造周期要求更短，尤其是對(duì)加工變形控制提出了更高的要求。新一代飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的最大允許變形量?jī)H為0.05mm/m，原有方法大型結(jié)構(gòu)件加工變形量?jī)H能控制到0.2mm/m，對(duì)現(xiàn)有制造技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。加工變形控制是材料、設(shè)計(jì)及制造等多個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在制造領(lǐng)域，加工變形控制研究主要有兩種思路：一種是基于變形預(yù)測(cè)的工藝優(yōu)化，另一種是基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的加工閉環(huán)控制。 在第二種思路下，本項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)基于固定裝夾的工藝方法將工件在整個(gè)加工過(guò)程中完全夾緊從而無(wú)法監(jiān)測(cè)工件整體變形的局限，提出了6 x定位與夾緊方法，發(fā)明了嵌入壓力、位移傳感器的浮動(dòng)裝夾裝置和加工過(guò)程中自適應(yīng)釋放并消除工件變形的新工藝。 本項(xiàng)目引入位形空間理論，提出了包含加工全過(guò)程幾何、工藝、監(jiān)測(cè)及檢測(cè)間的交互作用和演化關(guān)系的加工動(dòng)態(tài)特征概念及其建模方法?；跁r(shí)序法建立了特征加工全過(guò)程準(zhǔn)確的幾何形狀與監(jiān)測(cè)、檢測(cè)信息之間的同步關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而建立了加工動(dòng)態(tài)特征模型，為加工變形控制奠定了基礎(chǔ)。 突破了基于加工動(dòng)態(tài)特征的加工-檢測(cè)-監(jiān)測(cè)一體化系列關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形精確控制。飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)件加工變形量由0.2mm/m減小到0.05mm/m以內(nèi)。 本項(xiàng)目共發(fā)表論文19篇，其中SCI收錄16篇，分別發(fā)表在CIRP Annals、IJMT&M、ICAE等制造領(lǐng)域頂級(jí)期刊，論文SCI他引88次。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 39項(xiàng)，其中授權(quán)28項(xiàng)。受邀在德國(guó)、英國(guó)和中國(guó)舉辦的重要國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上作大會(huì)主題報(bào)告5次，舉辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議3次，出版Special Issue 2期。項(xiàng)目成果獲2016年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人排名第一。 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人入選2017年度教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”。培養(yǎng)博士生10名，其中4人已畢業(yè)，1人獲江蘇省優(yōu)博，1人任教于瑞典舍夫德大學(xué)；培養(yǎng)碩士研究生31人，其中畢業(yè)17人。 2100433B

《大型工程的復(fù)雜性管理――組織、文化與決策》是2015年3月出版的書(shū)，作者是周晶。

大型工程的復(fù)雜性管理――組織、文化與決策

本書(shū)介紹了工程與工程組織，用系統(tǒng)科學(xué)的視角，分析大型工程組織的復(fù)雜性，用SoS視角分析大型工程的跨組織協(xié)同，分了工程文化及其自組織演化機(jī)制等，是一部高水平的學(xué)術(shù)研究著作。

系列名：南京大學(xué)工程管理學(xué)院文庫(kù)

作者：周晶

編輯：陳蘭蘭

ISBN：978-7-305-14642-8

出版時(shí)間：201503

字?jǐn)?shù)：444

定價(jià)：112.00

開(kāi)本：16開(kāi)

頁(yè)數(shù)：448

裝訂：平裝

版次：1 2100433B