汽车车身轻量化已经成为世界汽车技术发展的趋势，采用变厚截面优化设计与制造则是实现汽车轻量化新途径。针对车用变截面材料高效、优质焊接的迫切需求以及焊接熔透性和焊缝位置难以实现原位同步监测的技术难题，本项目搭建了强光干扰下熔透与焊缝同步监测系统，提出强激光辐照干扰条件下焊缝、小孔、熔池等图像轮廓提取算法和成形面积、对接间隙的同步测量方法。开展了光致等离子体与气孔等缺陷的相关性分析。建立了激光能量衰减模型，粉末热输运模型，探明不同光束形态作用下的光-粉耦合能量输运机制。基于level-set方法的填粉激光焊接数值模拟和小孔、熔池特征分析，提出了激光焊接熔透状态的判定算法。搭建了连续变厚截面材料自适应激光焊接平台系统并开发相应监控软件。项目组成员在国内外知名期刊发表高质量论文12篇，其中SCI收录11篇，SCI他引61次。授权发明专利1项，实用新型专利2项，申请发明专利3项。应邀作国际会议特邀报告或分组报告共12人次，国内会议分组报告13人次。培养毕业硕士研究生7人，在读博士生3人，在读硕士研究生3人，其中获湖南省优秀硕士学位论文2人，湖南大学优秀硕士学位论文2人。获2019年国家科技进步二等奖1项。谭建荣院士评价项目成果创新性强，总体技术达到国际先进水平。 2100433B

采用变厚截面优化设计与制造则是实现轻量化的新途径，解决变厚截面材料的连接问题是实现该技术的制造基础。变截面材料焊接要求熔深随厚度变化而适应性变化，填粉激光自适应焊接则为满足该类材料焊接质量要求提供了保障。针对变厚截面材料填粉激光焊接的热输入流量与质量流量的适应性匹配监控问题，本项目提出，为保证测量位置与焊接位置的一致性，通过特定辅助光源照射以避免激光干扰，主动视觉同步监测焊缝位置、对接间隙、熔宽、熔深、熔透等焊缝状态参量，利用激光诱导产生的光致等离子体监测焊缝组织粗大、气孔等缺陷，基于自适应控制热输入流量与质量流量实现熔透、焊缝组织、气孔缺陷等质量控制，并通过level-set方法追踪气-液界面、固-液混合模型追踪固-液界面及光-粉-熔池耦合模型模拟填粉激光焊接变厚截面材料物理过程。本研究将有利于占领汽车轻量化设计及制造领域的学术高点，提升我国自主研发和制造的能力。

筛分广泛应用于冶金、矿业、化工、医药等工业领域，是物料颗粒分离的主要技术之一。细粉物料颗粒筛分是一个比较复杂的过程，由于颗粒间存在强烈的范德华作用力，具有强吸附性，易于粘结成团聚体，从而堵塞筛孔，使筛分效率低下。针对目前国内超声辅助筛分的机理缺乏而导致超声辅助筛分设备盲目设计的现状，因此，本文提出了超声波辅助细粉物料筛分的机理研究。本文主要的研究内容如下三个方面： 首先，对超声波作用下细粉颗粒团聚体分散的机理进行了理论分析，结合DLVO理论,并根据颗粒在筛分中由范德华力和超声波振动产生的能量和作用力，建立了颗粒的能量模型和受力模型。其次，对超声波振动筛进行了动力学及运动学分析，并对筛面物料在振动筛振动与超声振动综合作用下进行了运动分析； 其次，利用离散元法，在EDEM中对细粉物料颗粒团聚体凝聚和超声波作用下的分散过程进行了模拟。同时，对颗粒的分层与透筛过程进行了模拟研究，比较了不同形状颗粒对分层过程的影响和有无超声波振动的分层效果，模拟分析了不同的振动参数对物料颗粒透筛的影响。探索了物料颗粒的分层透筛机理，获得了物料颗粒透筛时的最佳振动参数； 最后，以硅粉为研究对象,通过实验对超声波辅助破坏物料团聚性、吸附性的机理进行了实验验证。研究结果表明，超声波振动能够有效地打散颗粒团聚体，解决筛孔堵塞的问题，从而显著地提高筛分效率。同时,对影响筛分效率的各种振动参数进行了实验验证研究，获得了硅粉物料在振动筛振动与超声波振动共同作用下筛分时的最佳组合参数。

针对目前国内因超声辅助筛分的机理缺乏而导致超声辅助筛分设备盲目设计的现状，提出进行超声辅助细粉物料筛分的机理研究。. 本项目以揭示超声辅助细粉难筛物料筛分的机理为目标，以粉体颗粒技术、超声波技术、散体动力学和机械振动学为基础，综合考虑范德华力、静电力等因素，结合DLVO理论建立细粒物料的团聚模型；采用离散元理论和统计能量方法研究团聚物料在超声激励下运动行为；采用正交试验和优化方法选择典型物料振动与超声筛分时最佳组合参数。. 项目预期将建立振动与超声混合筛分过程的数学模型，获得物料特性与超声频率和振幅的关系，实现典型物料振动与超声筛分时最佳组合参数选择，从而提高细粉物料的筛分效率，彻底掌握超声辅助细粉难筛物料筛分的机理。