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龙图腾网获悉华北理工大学申请的专利一种基于有限元仿真的聚乙烯电熔焊接参数优化分析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120562216B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511071548.X，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于有限元仿真的聚乙烯电熔焊接参数优化分析方法是由刘利平;张文丽;赵英娜;沈毅;张彦杰;张凯月设计研发完成，并于2025-08-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于有限元仿真的聚乙烯电熔焊接参数优化分析方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种基于有限元仿真的聚乙烯电熔焊接参数优化分析方法，属于电熔焊接参数优化技术领域，包括如下步骤：构建热熔接口数据集；对热熔接口数据集图形分割；建立PE电熔焊接模型；进行有限元仿真；进行聚乙烯传热仿真。使该方法能较准确地预测焊接温度场的实时变化，得到焊接工艺参数变化对焊接温度场的影响规律，继而利用该规律进行焊接工艺参数优化，最终能够得到电熔焊机自动设置焊接工艺参数，整体方法的精准度高，尤其针对大尺寸电熔管件DN≥1020可以保证焊接参数设置后，电热熔系统能快速达到熔点，以提高生产的实际应用效果。

本发明授权一种基于有限元仿真的聚乙烯电熔焊接参数优化分析方法在权利要求书中公布了：1.一种基于有限元仿真的聚乙烯电熔焊接参数优化分析方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、收集热熔接口过程图像数据，对图像进行预处理，去除补口接口以外部分保留目标区域，标注后构建热熔接口数据集； S2、对热熔接口数据集图形分割：在UNet网络基础上，引入门控注意力机制AG，设计了可学习的局部动态感受野LLDR模块和可学习的局部动态多尺度LLDM模块，LLDR模块动态调整卷积核形状，LLDM模块增强了模型对多尺度特征的感知能力；门控注意力机制在跳跃连接中应用注意力机制，根据输入特征图的内容生成权重图，这些权重图用于调节特征图；具体来说，AG会根据解码器当前阶段的特征和编码器对应阶段的特征生成一个注意力权重图，然后将其与编码器特征图相乘，从而只关注相关区域，抑制无关信息的干扰；引入注意力门后，模型能够更加精准地捕捉到图像中的关键信息，尤其是在面对复杂背景和小目标的情况下，能有效提升分割的精度与鲁棒性；通过一系列的LLDR模块逐步提取图像特征，使用门控注意力机制避免背景区域的干扰，使用LLDM模块改善模型对输入数据中不同尺度特征的注意力和处理能力；在编码器的每一次最大池化使得图像的分辨率缩小为原始的12，经过4次下采样，图像尺寸被缩小为输入的116；经过LLDR模块的处理后，特征的人通道数依次变化为64，128，256，512；解码器通过双线性插值法逐步将特征图恢复到原始尺寸，以保留图像细节信息；解码器阶段的通道数变化为1024，512，256，128，64最终通过卷积操作得到一个通道数为1的二值图； S3、建立PE电熔焊接模型；由于加热源沿着轴向分布,焊接过程中加热区域与热源的轴向长度相比很小因而将模型转化为一维轴对称非稳态热传导模型； S4、进行有限元仿真；进行基于视觉、物理、热学特征的补口接口部分有限元仿真；Mash划分：通过在AbaqusImageToPart2D插件中导入S2生成二值图建立补口接口部件模型并进行网格划分；采用多域扫掠型网格划分，对电阻丝网采用加密方式，使得电阻丝通电后热场分析更细腻，更准确的推导出电阻丝接触补口材料软化的热熔状态；设置环境温度15℃，管件外壁及管子内壁采用自然散热，对流散热系数分别设置为6m2·℃和4Wm2·℃； S5、进行聚乙烯传热仿真，仿真出加热层电阻丝网产生的热源，约束方程如下： 整体控制微分方程为:，式中：T为某时刻管材的温度；k为聚乙烯导热系数；Cp为PE比热容；Ri为PE管材内径；R0为PE套筒外径；为PE材料密度；焊接接头的套简外壁与管材内壁都与空气直接接触形成对流换热边界条件：，，式中：h1，h2分别为管材内壁和套筒外壁的对流传热系数；T0为环境温度，将加热电阻丝视为一层没有厚度的加热层,热量在电阻丝布线区内均匀布:，，，式中：Rc为电阻丝布线半径；和分别为电阻丝半径处向内和向外边界；q为电阻丝产生的总热流密度；q1和q2分别为流入套筒的内热流密度、流入管材的热流密度，电阻丝产生的总热流密度根据下式计算：，式中：lc为单边电阻丝网布线区长度；R为随温度变化的电阻值；U焊机输出的恒定电压，根据热力学第二定律,焊接过程中电阻温度必定高于与其接触界面上的聚乙烯的温度，由于电阻丝吸收热量占总焊接过程输入热量的比例很小而忽略不计则发热量全部传供给聚乙烯，即：，式中:Tj为电阻丝温度Tc为与其接触的聚乙烯温度；hc为接触热阻，结合前两个公式输入热流密度与温度关系式为:。

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