基于CAE仿真的两轴柔性滚弯过程的应变分析

介绍了两轴柔性滚弯的工作原理和技术优势.为便于对滚弯过程中弹性层的受力进行分析,提出了折算弹性模量的概念,来定义柔性滚弯过程中聚氨酯橡胶随成形改变的弹性模量,并推导了聚氨酯橡胶折算弹性模量的计算公式.利用非线性有限元分析软件MARC建立了两轴柔性滚弯过程的有限元模型,模拟了板料滚弯成形加工过程,得出了在不同刚性滚直径和不同压入深度下板料与弹性层的应变分布.基于CAE的仿真分析,可以对柔性滚弯过程工艺参数的选取提供依据.     

小半径弯管弯胀复合成形研究

为解决小半径弯管内侧起皱、外侧减薄的成形缺陷,提出了一种弯胀复合成形的方法。通过几何关系解析了初始弯曲半径和初始管坯直径与最终管径和最终弯曲半径之间的关系,确定了初始弯曲半径的取值范围。采用有限元与实验相结合的方式研究了不同初始弯曲半径对零件壁厚分布的影响,分析了胀形过程中零件弯曲处及直壁处的变形规律。最终发现:初始弯曲半径越大,零件的最终减薄越小,胀形过程中弯曲处内外侧发生均匀减薄,直壁处内侧减薄明显大于外侧减薄。     

智能辊压成形装备（系统）及其应用案例分析

辊压成形是一种通过顺序排布的成形模具渐近横向弯曲金属带材和板材的塑性加工工艺。由于其低成本、高效率、柔性化的特点,已成为中国新能源、航空航天、轨道交通等多个领域实现轻量化、节能、减排和安全性提升的重要技术之一。但是,该工艺的工序复杂性和离散性、材料厚向性能的不均匀性、设备信息化和柔性化自动化的低水平等问题,导致了它类似于“黑匣子”,使得产品质量难以预测,调试生产高度依赖人工经验,可成形截面受限,成品率不稳定。为此,本文提出了一种数据驱动的智能辊压成形装备（系统）,并介绍了该装备（系统）的技术架构和特点。通过搭建基于人工智能的数据架构,该系统将传统辊压成形中的离散数据进行采集、筛选、集成、储存和分析。同时融合数字孪生、人工智能、轮廓检测技术和多智能体协同控制等来构建可以替代人工经验的自纠偏的生产模式。针对新能源汽车行业,本文给出了利用该系统解决的一个辊压成形的动力电池包结构件的回弹控制案例,并对该系统的发展给出了建议和展望。     

基于超声导波波束成形的缺陷反演方法研究

利用超声导波对板结构中的缺陷进行反演可以确定缺陷的位置和形状信息,针对走时成像方法在低频范围内效果不佳的问题,提出一种基于波动场的超声导波缺陷反演成像方法。根据波动方程推导出波束成形成像原理,利用Born近似下的散射场数据对成像区域像素点的值进行相干叠加,得到缺陷的位置和形状。再通过波束成形与傅里叶衍射定理在频域的映射关系,将波束成形的结果转化为衍射层析成像图像,得到了更为清晰的反演图像。针对衍射层析成像中存在伪影和噪声的问题,利用二维变分模态分解（Two-dimensional variational mode decomposition,2D-VMD）方法对图像进行降噪处理,有效去除了伪影和缺陷轮廓边缘的毛刺,进一步提高了成像分辨率。反演结果表明该方法可以较为准确地重构出铝板上减薄缺陷的位置、大小和形状,具有较高的分辨率。     

一种高亚音速弹用S弯进气道设计及其特性

针对导弹进气道的结构特点，在前人的工作基础上总结出一种适合导弹使用的大偏距、短扩压S弯进气道的设计方法。该方法通过变更中心线、面积规律、唇口形状和喉道位置等参数完成进气道的设计。应用本文中使用的S弯进气道的数学描述方法，可以方便地完成S弯进气道的几何造型工作，实现此类导弹用S弯进气道的参数化设计，生成的造型数据也可以为CFD和CAM使用。此外，作为验证，文中应用此方法设计了一个椭圆进口的S弯进气道，并进行了模型的风洞实验。实验结果表明，使用本文方法设计的弹用S弯进气道可以达到较好的气动性能，能够满足应用需要。     

塑性拉弯过程回弹现象的研究

本文介绍飞行器结构中各种大型弯曲另件塑性成形过程的主要方法——拉伸与弯曲组合的方法(简称为拉弯方法)。文中从理论上全面地分析目前采用的三种拉弯方法(先弯曲后拉伸,先拉伸后弯曲,先拉伸后弯曲再拉伸)的回弹现象。实验证明,按照文中所建立的公式求得的理论值仅与实验值相差0.32％。同时,按照文中所讨论的方法可以使回弹半径控制在0.87％以内。此外,作者在文中提出一种回弹既小又不受磨擦影响的拉弯方法(附加垫块的先拉后弯方法)及其理论根据,并建立加热拉弯方法的理论公式。     

纵弯模态复合的两自由度直线超声电机

所研制的两自由度直线超声电机由一个圆柱形定子和一个滑板组成.通过三组压电陶瓷元件在定子上分别激励出两个互相垂直的弯振模态和一个纵振模态.任一弯振模态和纵振模态的组合,可以驱动滑板沿x或y方向作直线运动.本文从提高电机的输出性能和驱动效率出发,提出了电机设计的要点.这些要点包括工作模态的选择、模态频率的一致性、压电陶瓷元件和支承元件的位置、预压力的大小和干扰模态的影响等.     

U型材单轴柔性滚弯成形回弹有限元分析

单轴柔性滚弯是一种新型的型材滚弯技术。介绍了单轴柔性滚弯的工作原理,建立了U型材单轴柔性滚弯三维有限元模型,成功模拟了U型材成形与回弹过程,仿真结果与实验结果基本吻合,表明有限元仿真可以代替部分复杂实验;利用仿真结果详细分析了型材滚弯回弹半径的影响因素,给出了滚轮压入量、滚轮直径、橡胶硬度、型材尺寸和型材材料与回弹半径的关系,对实际滚弯工艺参数的选取具有指导意义。     

纤维金属层板的研究与发展趋势

纤维金属层板(Fiber metal laminates,FMLs)因其优良的疲劳性能以及高损伤容限,成为航空航天领域重要的结构材料,并愈加受到汽车、轨道交通等领域的关注。本文在综述FMLs发展概况的基础上,重点介绍了新型铝锂合金GLARE层板、热塑性Ti/Cf/PEEK层板及新一代聚酰亚胺FMLs层板的研究工作。同时针对FMLs的失效行为复杂、一些性能评价方法还不够完善等现状,评述了深入开展FMLs失效行为研究、采用计算机仿真技术进行其综合性能预测研究的重要性。最后,回顾了FMLs传统成形方法,如自成形技术和滚弯成形技术,并探讨了喷丸成形和液压成形在FMLs构件制造中的应用。     

爆炸成形工艺初步研究总结

爆炸成形工艺由于变形速度高,以少量炸药能产生相当于数千吨液压床所能发挥出的压力,适用于耐热合金以及其他工艺方法难以成形的材料,此外,通常需要3—4道工序才能制出另件,来用此法,只要一道工序即可,不但对单件生产(试造),而目对于小批生产亦为适合。对于高速飞机以及火箭制造有特殊重要性。而工艺装备简单,可以为国家节省巨量投资。本文介绍爆炸成形的特点,对塑性变形所用的炸药,工艺装备的各种方案,以及作者实验所用两种工艺装置构造,即利用爆炸气体拉深工艺装置与利用橡胶压制的工艺装置。从拉深试验中,求出四种材料半球形零件成形时所需的气体压力。在橡胶压制中对四种材料进行弯边试验,并与同样材料在100吨液压床橡胶压制进行回跳比较。从实验中掌握此新工艺过程与有关装备的设计,为进一步研究将此种工艺方法应用于生产上打下良好基础。     

电励磁双凸极发电机的非线性建模与空载特性仿真

提出了一种新的建模方法,即在电励磁双凸极电机电磁场有限元计算的基础上,利用M atlab对电励磁双凸极无刷直流发电机进行非线性建模与仿真;并导出了电励磁双凸极电机无刷直流发电系统考虑换相过程时的非线性仿真模型。最后,用提出的非线性建模和仿真计算方法,对一台三相12/8极电励磁双凸极无刷直流发电机的空载电势波形进行了仿真,进而计算出电机的空载电势。结果表明:空载电势和空载特性的仿真与实验结果一致性较好。     

给定装夹下走刀路径对铣削精度的影响

为有效解决腔薄壁件的加工变形问题,本文采用三维有限元分析方法,模拟了在给定的装夹条件下,不同的铣削走刀路径对航空薄壁框类零件加工变形精度的影响.仿真结果表明,在保证其他加工条件不变,只改变走刀路径的情况下,零件加工变形存在较大的不同.其中,采用从外向内的加工路径进行铣削加工时产生的变形较其他3种情况要小.最后通过铣削加工实验验证了模拟结果的正确性.     

切削加工过程数值模拟的研究进展

针对机械工程师基于经验或试验来制定切削加工工艺规程,难以保证产品质量的制造难题,近年来有限元方法在切削加工过程中得到了越来越广泛的应用。本文介绍了国内外切削加工过程数值模拟的研究进展,重点阐述了切削加工过程中塑性变形过程、切屑分离和断裂判定准则、工件与刀具接触和摩擦、切削加工过程中温度场与应力场的热力耦合,以及加工表面层微观组织结构与残余应力的预测等关键技术的研究进展情况。最后对切削加工过程数值模拟的发展方向进行了展望。     

星箭力限试验条件设计研究

阐述了星箭振动试验过程中的过试验现象及其机理,分析了几种常用的力限试验条件设计方法。通过建立星箭分析模型,利用三种分析方法进行了星箭力限试验条件的计算,并与星箭耦合分析、振动台仿真分析结果进行了对比。表明如果两个子系统的有限元分析模型和外载荷在分析频段均可靠,直接通过有限元软件获得界面力和界面加速度,并进一步得出二者的转换关系,应更有应用价值。在有限元模型不可靠或星箭结构方案设计阶段,基于复杂二自由度模型的简化分析方法,可以较好地得到力限试验条件。     

鸟撞飞机风档非线性数值分析

采用非线性有限元法,基于ABAQUS/Explicit软件平台及内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了鸟撞飞机风挡的力学分析模型.比较了有限元模型中玻璃骨架、弧框和橡胶垫片对风挡动响应分析结果的影响,并与全尺寸风挡鸟撞试验数据进行了对比.对比结果表明,考虑了玻璃骨架、弧框和橡胶垫片的有限元模型所计算得到的位移、应变曲线与试验实测曲线的一致性有了改善.最后,探讨了玻璃骨架、橡胶垫片的厚度和弹性模量对风挡抗鸟撞能力的影响规律,为风挡的抗鸟撞设计及改型提供参考.     

远场涡流三维缺损检测机理的有限元分析

本文依据远场涡流检测中场的分布特点对远场涡流模型进行了合理的简化,建立了有限元分析模型,并完成了二维及三维有限元数值分析,给出了缺损附近的磁场、涡流及波印亭矢量的分布,预估了远场技术中三维探头的缺损响应,结合实验结果初步解释了由实验观察到的而至今未被理解的一些远场现象。最后着重分析了周向缺损与轴向缺损的探头信号的差异,并对远场技术缺损的检测机理作了较为细致的探讨,得到了一些重要结论。     

一种大负载三轴电动仿真测试转台的设计与实现

设计开发了一种用于武装直升机火控系统综合试验的大负载三轴电动仿真测试转台，在简要介绍大负栽、大扭矩、大功率、高频响、宽调速、高精度、超低速等性能特点和技术指标的基础上，详述了大负载仿真测试转台机械系统和驱动系统的设计方案，并用ANSYS5．7软件对台体进行了有限元模态分析，进而提出了大负载三轴电动仿真测试转台的数学模型、实时控制方案和控制模式，上位机软件采用了VxD技术，上位机与下位机的通讯采用了双缓冲机制。实际控制结果表明，该仿真测试转台具有很好的跟踪性能和控制品质，整个控制系统具有很强的鲁棒性，已完成多种型号武装直升机火控系统的舍实物实时仿真综合试验任务。     

变截面梁的传递函数近似解法

把有限元法与传递函数方法相结合，发展了一种便于处理变系数微分方程的传递函数方法。这种方法把有限元位移假设作为传递函数方法中对变系数部分预估的基础，然后再利用传递函数方法的标准解法进行处理。作为应用实例，利用此方法对变截面梁进行了具体的分析，并作了数值模拟。结果表明本方法既保留了传递函数方法的各种特点，又提高了单元的精度。     

Fast SSED-MoM/FEM Analysis for Electromagnetic Scattering of Large-Scale Periodic Dielectric Structures

A hybrid method combining simplified sub entire domain basis function method of moment with finite el ement method （SSED-MoM/FEM） is accelerated for electromagnetic （EM） scattering analysis of large-scale peri- odic structures. The unknowns are reduced sharply with non-uniform mesh in FEM. The computational complexi ty of the hybrid method is dramatically declined by applying conjugate gradient-fast Fourier transform （CG-FFT） to the integral equations of both electric field and magnetic field. The efficiency is further improved by using OpenMP technique. Numerical results demonstrate that the SSEI）-MoM/FEM method can be accelerated for more than three thousand times with large scale periodic structures.     

细编穿刺三向碳／碳材料应力集中问题的研究

通过数值模拟和试验的方法，对弹头端头帽所采用的细编穿刺三向碳／碳材料的应力集中问题进行了研究，对试验结果进行了分析。对深入了解该材料的力学性能有较大帮助，并已应用于设计。