01
Cyflwyniad Papur
Mae weldio laser yn y modd treiddio dwfn yn cynrychioli proses uno metel hynod addawol mewn gweithgynhyrchu modern; fodd bynnag, caiff ei gymhwyso ei rwystro'n aml gan namau mandylledd. O ystyried bod ffurfio mandwll yn cynnwys prosesau ffisegol aflinol ac aml-gypledig iawn-a'i bod yn anodd monitro *in situ* o fewn metelau afloyw-mae rhagfynegi diffygion mandylledd yn gywir a'u mecanweithiau ffurfio gwaelodol yn her aruthrol. Mae astudiaethau parametrig traddodiadol a modelau dysgu peirianyddol sy'n seiliedig ar baramedrau weldio amrwd yn unig yn dioddef o gyfyngiadau o ran gallu cyffredinoli, cywirdeb rhagfynegi mandyllau dwfn, a dehongliad. Er mwyn mynd i'r afael â'r mater hollbwysig hwn, mae'r astudiaeth bresennol yn cynnig fframwaith arloesol Ffiseg-Dysgu Dwfn Gwybodus (PIDL). Trwy integreiddio modelu mecanistig â data arbrofol, nod y fframwaith hwn yw rhagfynegi'n gywir y gyfradd mandylledd yn ystod weldio laser aloion alwminiwm ac egluro'r achosion ffisegol sylfaenol y tu ôl i'w ffurfio.
02
**Trosolwg o'r Astudiaeth**
Mae'r astudiaeth hon yn mynd i'r afael â mater mandylledd mewn weldio laser-problem sy'n deillio o ffenomenau cymhleth megis ansefydlogrwydd twll clo, dynameg pwll tawdd, a chaledu-trwy gynnig fframwaith rhagfynegol newydd sy'n integreiddio efelychiad rhifiadol amlffiseg â dysgu dwfn. Mae'r ymchwil yn dechrau trwy ddefnyddio model amlffiseg a ddilyswyd yn arbrofol i echdynnu'n systematig newidynnau ffisegol allweddol sy'n gysylltiedig â sefydlogrwydd twll clo, geometreg pwll toddi, llif metel hylif, a nodweddion thermol. Ar sail y sylfaen hon, lluniwyd model PIDL; o'i gymharu â modelau dysgu dwfn traddodiadol a hyfforddwyd ar baramedrau proses yn unig, llwyddodd y model hwn i sicrhau gostyngiad sylweddol o 41% mewn gwall sgwâr cymedrig (MSE). Er mwyn gwella dehongliad model, cyfosododd yr ymchwilwyr y newidynnau ffisegol hyn yn nodweddion di-dimensiwn ag iddynt arwyddocâd ffisegol clir (ee, cymhareb agwedd twll clo, rhif Stokes, ac ati). Yn olaf, gan ysgogi dadansoddiad SHAP (Shapley Additive Explanations), datgelodd yr astudiaeth yn feintiol-am y tro cyntaf-bwysigrwydd hierarchaidd amrywiol ffactorau ffisegol yn y broses ffurfio mandylledd. Mae'r canfyddiadau'n nodi'r gymhareb agwedd twll clo a'r gwrthiant llif a yrrir gan lif toddi i lawr fel y ddau benderfynydd mwyaf hanfodol ar gyfer ffurfio mandylledd, a thrwy hynny ddarparu arweiniad clir ar gyfer optimeiddio prosesau.
03
Dadansoddiad Gweledol
Mae Ffigur 1 yn dangos delweddau dosbarthiad mandwll nodweddiadol a gafwyd o dan baramedrau weldio amrywiol, yn dilyn prosesu trwy algorithmau archwilio pelydr X ac adnabod delweddau. Mae'r ffigur yn dangos, wrth i'r cyfuniad o baramedrau weldio amrywio, fod gwahaniaethau sylweddol yn dod i'r amlwg o ran maint, maint a dosbarthiad mandyllau yn y wythïen weldio; mae'r data mandylledd hyn yn gweithredu fel labeli ar gyfer hyfforddiant dilynol modelau dysgu dwfn.
Mae Ffigur 2 yn cyflwyno diagram sgematig o'r model rhifiadol amlffiseg a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth hon. Trwy ddatrys yr hafaliadau cadwraeth ar gyfer màs, momentwm, ac egni-ac ymgorffori-algorithm olrhain pelydr-mae'r model hwn yn cyfrifo'n gywir adlewyrchiadau lluosog ac amsugniad egni'r pelydr laser o fewn y twll clo. Mae Ffigur 2(a) yn dangos y modd y mae'r pelydryn laser wedi'i wahanu'n is-nifer o belydrau, pob un yn cario swm penodol o egni; Mae Ffigur 2(b) yn darlunio canol trawst y laser yn geometrig; ac mae Ffigur 2(c) yn gwneud yn weledol y broses gymhleth o adlewyrchiadau lluosog y mae'r pelydrau is-laser y tu mewn i'r twll clo yn mynd drwyddynt. Mae'r model hwn yn darparu gwybodaeth dri-dimensiwn, dros dro ynghylch morffoleg twll clo a meysydd llif pyllau tawdd-data sy'n anodd ei gael yn arbrofol-gan roi nodweddion mewnbwn critigol ar gyfer adeiladu'r model PIDL.
Mae Ffigur 3 yn cyflwyno canlyniadau dilysu'r model amlffiseg, gan gymharu gwerthoedd a fesurwyd yn arbrofol â rhagfynegiadau model ar gyfer dyfnder pwll toddi (Ffig. 3(a)) a hyd pwll toddi (Ffig. 3(b)) o dan baramedrau proses eithafol. Mae'r canlyniadau'n dangos cytundeb cryf rhwng y rhagfynegiadau model a'r data arbrofol; yn benodol, mae'r gwall cymharol ar gyfer rhagfynegiadau dyfnder pwll toddi yn dod o fewn yr ystod o -6.3% i 20.9%, tra bod y gwall ar gyfer rhagfynegiadau hyd pwll toddi yn amrywio o -16.9% i 20.4%. Mae'r canlyniadau dilysu hyn yn cadarnhau cywirdeb uchel y model amlffiseg sefydledig, gan ddangos ei allu i ddarparu data newidyn ffisegol dibynadwy ar gyfer modelau dysgu dwfn dilynol.
