【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋工程领域，具体涉及一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法和装置。
技术介绍
1、随着国家资源探索需求不断提升，海洋、岛屿资源开发利用规模也日益增加，海底电缆的应用正在飞速发展，需求量在不断增加，对于高电压、长距离的海底电缆要求和需求也越来越高。解决长距离电缆的关键是电缆的软接头，软接头的制造工艺中除了需要考虑交联挤出硫化及除气工艺外，软接头的制造过程中需要用焊接工艺来联接电缆导体，由于传统的焊接工艺导致导体焊缝处产生拉应力，由于拉应力的存在，会导致软接头焊接处的拉伸性能、疲劳性能等偏低，海底电缆在海底各种洋流载荷的作用下，如拉、压、扭等载荷，致使软接头处易损坏，众所周知，在海底这样的复杂、恶劣环境下更换维修软接头，是痛点和难点所在，增加了海底电缆的维护和保养成本。
2、因此，需要一种方法和装置来提升海缆软接头的拉伸性能、抗疲劳性能以及抗电化学腐蚀性能。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法和装置，根据软接头的疲劳寿命目标，对软接头表面进行激光喷丸处理，从而用以提高海缆软接头在海底的服役时间和寿命。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，包括以下步骤，
4、一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，包括以下步骤，
5、s1、对激光喷丸处理前的软接头进行几何型面精度、表面粗糙度测量，并通
6、s2、计算机控制系统计算软接头在海底载荷作用下的残余应力，并根据所述残余应力和所述表面粗糙度，建立残余应力和表面粗糙度二元变量构成的与疲劳寿命关系的函数，形成第一数据库；
7、s3、根据软接头的疲劳寿命目标，确定软接头的残余应力设计值、表面粗糙度设计值；
8、s4、建立激光喷丸参数与残余应力、表面粗糙度之间的关系，形成第二数据库；
9、s5、激光喷丸处理前的所述表面粗糙度、所述残余应力为第一测量值，根据所述第一测量值、所述残余应力设计值、所述表面粗糙度设计值，在第二数据库中确定所需的激光喷丸参数；
10、s6、根据所需的激光喷丸参数，对软接头表面进行激光喷丸处理；
11、s7、再次对激光喷丸处理后的所述软接头进行几何型面精度、表面粗糙度测量，以及对处理后的软接头进行残余应力测量，激光喷丸处理后软接头的表面粗糙度、残余应力为第二测量值，并通过所述信息采集系统将处理后软接头的几何型面精度和所述第二测量值传递给所述计算机控制系统的存储器单元；
12、s8、所述计算机控制系统将所述第二测量值与所述残余应力设计值、所述表面粗糙度设计值进行比较，以及将处理后软接头的几何型面精度与几何型面精度设计值进行比较，若均符合要求，则判定激光喷丸处理合格，若任何一项不符，则根据第二测量值、残余应力设计值、表面粗糙度设计值，在第二数据库中重新确定所需的激光喷丸参数，并重复s6-s8，以此反复迭代，直至比较结果达到设计要求。
13、进一步地，所述激光喷丸参数至少包括激光功率、激光宽度、激光频率、激光光斑形状、激光光斑直径、光斑搭接率、激光扫描路径、软接头表面涂水层厚度。
14、进一步地，s5、s8中，采用遍历寻优方式在第二数据库中确定所需的激光喷丸参数。
15、进一步地，s6中，对软接头表面进行激光喷丸处理的步骤包括，
16、s6.1、计算机控制系统编译零件夹持机器人的运动轨迹程序和涂水机器人的涂水轨迹程序，根据所需的激光喷丸参数、预先编译的所述运动轨迹程序和所述涂水轨迹程序，确定激光喷丸区域、激光喷丸设备发射激光时序系列、喷丸区激光出光照射点；
17、s6.2、根据激光喷丸设备输出的光斑形状和大小，计算机控制系统协同控制零件夹持机器人和涂水机器人的联动定位，以及协同控制所述零件夹持机器人和所述涂水机器人的姿态。
18、进一步地，s6.1中，所述激光喷丸设备发射的激光为平顶光束，激光光斑大小为2mm-8mm，激光脉冲宽度为8ns-24ns，脉冲重复率为1hz-20hz。
19、本专利技术还提供了一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，通过所述装置执行上文所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，所述装置包括，计算机控制系统、激光器电源、激光喷丸设备、透射镜组、零件夹持机器人、涂水机器人；所述计算机控制系统与所述激光器电源连接，所述激光器电源与所述激光喷丸设备连接，所述激光喷丸设备前方设置有所述透射镜组；所述零件夹持机器人用于夹持所述软接头，所述计算机控制系统与所述零件夹持机器人、所述涂水机器人信号连接。
20、进一步地，还包括测量设备，通过所述测量设备共同对软接头的所述几何型面精度、所述表面粗糙度进行测量。
21、进一步地，还包括残余应力测量机器人，通过残余应力测量机器人对软接头的所述残余应力进行测量。
22、进一步地，还包括光斑形状转换装置，所述光斑形状转换装置用于将圆形光斑转换为方形光斑。
23、进一步地，还包括零件夹持机器人控制系统和涂水机器人控制系统，所述计算机控制系统与所述零件夹持机器人控制系统信号连接，所述零件夹持机器人控制系统与所述零件夹持机器人信号连接；所述计算机控制系统与所述涂水机器人控制系统信号连接，所述涂水机器人控制系统与所述涂水机器人信号连接。
24、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
25、(1)本专利技术通过计算机控制系统协调控制激光器输出光斑形状和尺寸、零件夹持机器人及涂水机器人的联动定位，实现在不同光斑形状和尺寸情况下，调节水流、水压力与水流法向角关系比例以确保激光冲击波冲击区域与水约束层厚度的一致性，防止水流的溅泼效应；
26、(2)本专利技术通过激光喷丸工艺参数改变联动零件夹持机器人、涂水机器人的灵活运动方式，可实现对软接头表面几何型面精度和表面粗糙度等的控制；
27、(3)本专利技术由内置于计算机存储器中的激光喷丸光斑形状及大小尺寸等与残余应力分布、几何型面精度及表面粗糙度之间的对应关系构成数据库，实时监测软接头残余应力，通过人工智能大数据挖掘的方式确定激光喷丸光斑形状及大小尺寸，可以实现对软接头表面激光喷丸处理的精确预测与控制；
28、(4)本专利技术对软接头表面进行符合软接头材料特性及几何尺寸效应的激光喷丸策略优化，形成优化的软接头残余应力分布，可较大幅度提高其疲劳寿命。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：所述激光喷丸参数至少包括激光功率、激光宽度、激光频率、激光光斑形状、激光光斑直径、光斑搭接率、激光扫描路径、软接头表面涂水层厚度。
3.根据权利要求1所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：S5、S8中，采用遍历寻优方式在第二数据库中确定所需的激光喷丸参数。
4.根据权利要求1所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：S6中，对软接头表面进行激光喷丸处理的步骤包括，
5.根据权利要求4所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：S6.1中，所述激光喷丸设备发射的激光为平顶光束，激光光斑大小为2mm-8mm，激光脉冲宽度为8ns-24ns，脉冲重复率为1HZ-20HZ。
6.一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，其特征在于：通过所述装置执行如权利要求1-5中任一项所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，所述装置包括，计算机控制系
7.根据权利要求6所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，其特征在于：还包括测量设备，通过所述测量设备共同对软接头的所述几何型面精度、所述表面粗糙度进行测量。
8.根据权利要求7所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，其特征在于：还包括残余应力测量机器人，通过残余应力测量机器人对软接头的所述残余应力进行测量。
9.根据权利要求8所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，其特征在于：还包括光斑形状转换装置，所述光斑形状转换装置用于将圆形光斑转换为方形光斑。
10.根据权利要求9所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，其特征在于：还包括零件夹持机器人控制系统和涂水机器人控制系统，所述计算机控制系统与所述零件夹持机器人控制系统信号连接，所述零件夹持机器人控制系统与所述零件夹持机器人信号连接；所述计算机控制系统与所述涂水机器人控制系统信号连接，所述涂水机器人控制系统与所述涂水机器人信号连接。
...【技术特征摘要】
1.一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：所述激光喷丸参数至少包括激光功率、激光宽度、激光频率、激光光斑形状、激光光斑直径、光斑搭接率、激光扫描路径、软接头表面涂水层厚度。
3.根据权利要求1所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：s5、s8中，采用遍历寻优方式在第二数据库中确定所需的激光喷丸参数。
4.根据权利要求1所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：s6中，对软接头表面进行激光喷丸处理的步骤包括，
5.根据权利要求4所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，其特征在于：s6.1中，所述激光喷丸设备发射的激光为平顶光束，激光光斑大小为2mm-8mm，激光脉冲宽度为8ns-24ns，脉冲重复率为1hz-20hz。
6.一种提高海底电缆软接头力学疲劳性能的装置，其特征在于：通过所述装置执行如权利要求1-5中任一项所述的提高海底电缆软接头力学疲劳性能的方法，所述装置包括，计算机控制系统、激光器电源、激光喷丸设备、透射镜组、零件夹持机器人、涂水机器人；所述计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：李毓洲，张永康，杜青，缪兵，周远清，钱建均，董许佳，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。