【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流化床焊接，具体而言，涉及一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法。
技术介绍
1、流化床技术是一种广泛应用于化工、冶金、能源等领域的重要装备技术。流化床内部存在复杂的流场和温度场分布，这些物理场的变化对流化床的性能指标有着重要影响。其中，流化床内部的温度分布是一个关键因素，它不仅影响着流化床内部气固两相的传热过程，还会对流化床的工艺性能、产品质量以及设备安全性产生重要影响。
2、在流化床设备中，接触式流化床是一种重要的结构类型。接触式流化床通过直接将热量输送到流化床内部，以提高传热效率，广泛应用于煤气化、催化反应、干燥等过程。在接触式流化床中，流体和固体物料直接接触，换热更加充分，因此温度分布更加复杂。如果温度分布不均匀，会造成局部过热或冷却，影响反应效率和产品质量。因此，对接触式流化床内部温度场的测量、建模和优化控制，一直是流化床技术研究的重点和难点。
3、现有的研究大多采用实验测量、数值模拟或经验公式相结合的方法，来分析和预测接触式流化床内部的温度分布。例如，有学者利用热电偶等传感器，在流化床内部不同位置测量温度，建立了二维或三维的温度分布模型。另一些研究则基于流体力学和传热传质理论，建立了流化床内部的cfd模型，通过数值模拟的方法预测温度场。此外，也有学者提出了基于经验公式的温度分布预测模型，考虑流化床的几何尺寸、流化速度等因素。
4、然而，上述方法存在一些局限性:1)实验测量受诸多因素影响，难以全面反映温度场的复杂变化规律；2)数值模拟过程繁琐复杂，对模型参数
5、此外，接触式流化床焊接的工艺优化也是一个重要问题。焊接过程中，热量的输入会引起接头部位的温度升高和热应力变化，这不仅影响焊缝质量，还可能造成局部变形甚至裂纹缺陷。因此，需要对焊接接头部位的温度场和应力场进行精确分析和优化，以确保焊接质量。然而现有技术往往依靠焊接人员的经验确定焊接接头线能量，造成接触式流化床上下段组对的焊接质量不高，影响流化床性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，能够解决现有技术往往依靠焊接人员的经验确定焊接接头线能量，造成接触式流化床上下段组对的焊接质量不高的技术问题。
2、本专利技术是这样实现的：
3、本专利技术的第一方面提供一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其中，包含以下步骤：
4、s10、利用有限元仿真或实验测量，建立流化床内部温度分布模型，描述温度在空间和时间上的变化规律；
5、s20、结合材料性能参数和焊接工艺参数，建立焊接过程中接头部位的热应力变化模型；
6、s30、将温度分布和热应力作为两个目标函数，采用博弈论的方法寻找焊接参数的最优组合建立博弈模型，使得温度分布均匀且热应力变化最小；
7、s40、确定所述博弈模型的约束条件，以焊接接头线能量导致的温度变化和热应力变化组成的向量为调解因子，利用多目标优化算法求解所述博弈模型，得到最优解集；
8、s50、计算所述最优解集中每个解对应的工艺参数，所述工艺参数至少包括焊接电流、焊接速度、焊枪角度；
9、s60、根据每个解对应的工艺参数，获取所述工艺参数在实际焊接测试过程中焊接接头部位的实际温度分布和热应力变化情况，并将实际测试结果与博弈模型计算结果进行对比，评估博弈模型的预测精度；
10、s70、如果所述博弈模型的预测精度小于预设阈值，则对所述热应力变化模型以及博弈模型的参数进行调整和优化并迭代执行步骤s10～s70，指导所述博弈模型的预测精度不小于预设阈值，以此时的最优解集对应的工艺参数为待定工艺参数；
11、s80、将所述待定工艺参数输入到预先训练好的工艺参数-焊接接头线能量模型，得到优化的焊接接头线能量结果并输出给操作人员。
12、在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法还可以做如下改进:
13、其中，述s10的具体步骤如下：
14、步骤1、利用有限元分析方法建立流化床内部三维瞬态热传导有限元模型，将流化床几何模型离散化为网格单元，并在每个网格节点设置温度自由度；在模型中输入流化床的几何尺寸、材料属性以及流化床顶部、底部的温度边界条件和内部热源分布；通过有限元分析求解得到流化床内部各点随时间变化的温度分布；
15、步骤2、在流化床内部不同位置布置温度传感器，测量并记录温度随时间的变化情况；对实验测量数据进行分析和拟合，建立描述流化床内部温度分布的数学模型；
16、步骤3、将有限元分析和实验测量得到的温度分布数据综合分析，建立描述流化床内部温度在空间和时间上变化规律的温度分布模型。
17、其中，所述s20的具体步骤如下：
18、步骤1、结合焊接工艺参数，包括焊接电流、焊接速度、焊枪角度，以及材料性能参数，包括热导率、热容、热膨胀系数，建立焊接过程中接头部位的热应力变化有限元模型；
19、步骤2、将步骤s10建立的温度分布模型计算得到的温度场作为热载荷输入到热-应力耦合分析模型中，结合材料本构关系和几何边界条件，求解接头部位随时间变化的应力-应变场分布，得到焊接接头部位随时间变化的热应力变化模型。
20、其中，解所述博弈模型用到的算法为多目标遗传算法。
21、
22、其中，为平均温度，n为温度分布离散点的数量，ti为第i个温度分布离散点的温度。
23、所述博弈模型热应力的目标函数是：
24、其中，σj为第j个应力分量，m为应力分量的数量。
25、其中，所述博弈模型的约束条件包括：温度变化约束、热应力变化约束和工艺参数约束。
26、其中，所述博弈模型的预测精度对应的预设阈值为0.9。
27、其中，所述工艺参数-焊接接头线能量预测模型为一个神经网络模型，其训练数据来自：
28、实际焊接测试过程中记录的工艺参数和接头线能量数据以及通过有限元仿真或经验公式计算得到的工艺参数和接头线能量的对应关系数据。
29、其中，所述博弈模型为多目标博弈模型，所述博弈模型的目标函数还包括：
30、焊缝成形质量目标函数：
31、其中，hk为第k个测量点的焊缝高度，h0为理想焊缝高度，p为焊缝测量点数量；
32、热影响区尺寸目标函数：
33、其中，dl为第l个测量点的热影响区尺寸，d0为理想热影响区尺寸,q为内部热源分布。
34、与现有技术相比较，本专利技术提供的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法的有益效果是：1.建立了流化床内部温度分布的有限元模型。该模型不仅考虑了流化床的几何尺寸、材料属性等参数，还引入了流化床顶部、底部的温度边界条件和内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，述S10的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述S20的具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，解所述博弈模型用到的算法为多目标遗传算法。
5.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述博弈模型温度分布的目标函数是：
6.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述博弈模型热应力的目标函数是：
7.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述博弈模型的约束条件包括：温度变化约束、热应力变化约束和工艺参数约束。
8.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接
9.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述工艺参数-焊接接头线能量预测模型为一个神经网络模型，其训练数据来自：
10.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述博弈模型为多目标博弈模型，所述博弈模型的目标函数还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，述s10的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述s20的具体步骤如下：
4.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，解所述博弈模型用到的算法为多目标遗传算法。
5.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，其特征在于，所述博弈模型温度分布的目标函数是：
6.根据权利要求1所述的一种接触式流化床上下段组对的焊接接头线能量确定方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪祥，于华超，刘峰，曹文龙，赵岩，李培起，
申请(专利权)人：中建安装集团黄河建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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