螺旋埋弧焊管焊缝形状的优化与预测系统的研究

摘要

随着螺旋埋弧焊管技术的发展，人们对焊管焊缝形状的改善愈来愈重视，许多国际先进焊管企业把严格控制焊缝形状作为竞争手段，愈来愈多的焊管用户在与制造厂签订供货合同时，把焊缝形状指标作为附加技术条件。焊缝形状的控制之所以重要，是因为其好坏直接影响到焊缝接头服役时的力学性能、焊缝的内部质量以及防腐涂层的成本，并反映焊接工艺参数选择的合理性。 正是基于以上原因，本文在焊缝形状计算机图像处理软件与数据库的基础上，以生产现场收集的试样数据为依据，主要研究焊缝形状参数(余高、熔深与熔宽)与焊接工艺参数(电流、电压与焊速)之间的关系。通过一般数理统计的方法、回归分析的方法以及人工神经网络的方法来研究焊缝形状与焊接工艺之间的规律，以达到优化与预测焊缝形状的目的。 由于现场收集的试样数据是已经被优化过的，数据比较集中，在建立焊缝形状预测模型时存在一定的困难，因而本文采用回归分析方法、神经网络方法两种方法建模，并对其比较，而最终以神经网络的方法最宜。在利用神经网络建模时，结合MATLAB神经网络工具箱，以单丝焊φ559mm×8.8mm与双丝焊φ1219mm×17.2mm两种规格焊管外焊缝形状为例，快捷、有效地建立了焊缝形状预测模型，并对模型进行检验，结果显示模型的推广能力较强，可应用于实际生产。 最后，为了便于日后用户操作以及对神经网络在螺旋埋弧焊管焊缝形状预测中的推广，将所设计的BP网络预测模型打包并利用MATLAB图形用户界面设计编辑器(Graphics User Interface Design Editor，简写GUIDE)开发一易学易用界面友好的螺旋埋弧焊管焊缝形状预测系统的实用软件包。 通过本文研究，证明以生产现场收集的试样数据为基础，利用神经网络建立螺旋埋弧焊管焊缝形状预测模型是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究的目的与意义

1.3课题相关的国内外动态

1.3.1焊缝形状预测的常用方法

1.3.2焊缝形状预测的国内外动态

1.4论文来源及其研究的主要内容

1.4.1本文来源

1.4.2本论文研究的主要内容

第二章螺旋缝焊管焊缝形状参数的分析

2.1螺旋缝焊管焊缝形状参数的描述方法及重要性

2.1.1焊缝形状描述的选择性参数

2.1.2焊缝形状描述的操作性参数

2.2螺旋缝焊管的成型——焊接特征

2.3焊接工艺参数对螺旋缝焊管焊缝形状的影响

2.3.1 焊接规范对焊缝形状的影响

2.3.2 工艺因素对焊缝形状的影响

2.3.3结构因素对焊缝形状的影响

2.4小结

第三章螺旋缝焊管焊缝形状的优化

3.1试样制备与数据获取

3.1.1试样制备

3.1.2数据获取

3.2焊缝最优工艺参数取值范围的确定

3.3小结

第四章回归分析在螺旋缝焊管焊缝形状预测中的应用研究

4.1基本概念

4.2一元线性回归分析

4.2.1基本原理

4.2.2一元回归分析效果的检验

4.3 多元线性回归分析

4.3.1 多元线性回归方程及其系数的确定

4.3.2多元线性回归方程显著性检验—F检验

4.4回归分析在焊缝形状预测中的应用研究

4.4.1 数据采集

4.4.2焊缝形状预测回归模型的建立

4.5小结

第五章神经网络在螺旋缝焊管焊缝形状预测中的应用研究

5.1神经网络概论

5.1.1神经网络的生物基础

5.1.2人工神经元模型

5.1.3神经网络结构

5.1.4神经网络的学习

5.2单丝焊外焊缝形状参数预测的神经网络建模

5.2.1 网络模型的选取

5.2.2样本数据处理

5.2.3网络结构的确定

5.2.4传递函数及训练函数的选择

5.2.5训练参数以及网络权值与阈值的设定

5.2.6网络训练

5.2.7网络检验

5.2.8焊接参数预测模型的创建

5.3 5双丝焊外焊缝形状参数预测的神经网络建模

5.3.1 网络结构的确定

5.3.2数据处理及网络模型的训练与检验

5.4小结

第六章建立螺旋缝焊管焊缝形状预测系统

6.1用户界面

6.1.1预测界面

6.1.2利用用户界面创建新的网络模型

6.2模拟实际应用

6.3小结

第七章结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的论文