广义螺旋运动与复杂回转刀具几何建模

 针对现代机械加工中广泛使用的复杂回转刀具,如模具铣刀、旋转锉、球形滚刀等,提出了任意回转面上的点和线的广义螺旋运动概念,并运用这一概念分别建立了复杂回转刀具广义螺旋线模型和广义螺旋面模型。该模型适用于任意回转刀具,克服了传统的螺旋运动概念和螺旋线、螺旋面理论只是针对圆柱形回转刀具的缺点。最后以球头刀具前刀面几何建模为例说明广义螺旋运动概念和复杂回转刀具几何建模方法的具体应用。     

基于有限状态机的飞机供电系统控制器建模仿真

为验证飞机供电系统控制保护逻辑设计的合理性,建立了供电系统控制器类模型并进行了仿真。在对比控制器类不同建模方法的基础上,指出了基于有限状态机建立此类模型的方法适用于方案设计阶段对控制保护逻辑建模仿真,并以飞机发电机控制器为例进行了建模仿真。结果表明:模型符合设计要求,控制逻辑和时序逻辑正确,建模方法简洁快速。     

C/E复合材料网格缠绕结构三维建模与模具设计

通过对圆柱螺旋线和圆锥螺旋线参数方程的推导,实现了网格结构及模具的三维建模。三维模型的建立,可实现结构空间协调,缩短设计周期,节省研制经费,提高生产效率。在此基础上提出了可行的金属模具设计方案,找到了切实可行的模具加工方法,并在工程中加以应用,取得了较好效果。     

基于有限元模型的三维随机纤维材料微结构设计

为研究三维随机纤维材料服役环境下的力学性能,提高热防护系统安全服役性能和结构寿命.利用有限元建模软件,建立三维随机纤维材料微结构模型,研究其面内和厚度两个方向的三维随机纤维材料宏观力学性能与几何参数(纤维方向、纤维长度和纤维直径)的关系,获得了三维随机纤维材料厚度和面内宏观力学性能演化规律.结果 表明:三维随机纤维材料...     

汽车覆盖件模具设计方法研究

针对汽车覆盖件模具设计特点,应用特征参数化设计和特征组优化装配技术进行覆盖件拉延模型面设计,借助板料成形数值模拟方法验证了拉延模型面设计的合理性,最后以拉延模型面三维数学模型为设计依据,进行面向装配、自顶向下的模具结构建模,并实现了覆盖件模具结构的基于实例的设计。     

基于BP神经网络的刀具寿命预测模型

分析了影响刀具寿命的主要因素,根据影响因素与刀具寿命之间的高度非线性关系,结合人工神经网络模型,建立了刀具寿命预测的BP神经网络模型,并利用模型进行了验证运算。结果表明:模型的预测值与刀具寿命的期望值非常接近,证明该建模方法是可靠有效的。     

三维编织碳纤维复合材料超声辅助车削可行性分析

根据三维编织碳纤维复合材料非均质性和各向异性的特点,将其车削加工表面分为四类典型表面.分别采用三种不同刀具对三维编织碳纤维复合材料进行了超声辅助车削和普通车削加工试验,分析了四类典型表面的粗糙度的变化规律,建立了三维编织碳纤维复合材料表面质量评价方案,并对超声辅助车削和普通车削加工过程中的切削力和刀具磨损进行了研究.结果表明,超声辅助车削加工三维编织碳纤维复合材料相对于普通车削,可以有效地提高工件表面质量,降低切削力,延长刀具寿命.     

自由曲面侧铣刀具轮廓与轨迹同步优化方法

针对自由曲面侧铣加工中轨迹规划困难、加工精度难保证等问题，提出了一种自由曲线母线类刀具的外形轮廓设计方法。该方法在优化刀具轮廓的同时，充分考虑了加工过程中的工件精度和刀轴光顺性问题，实现了自由曲线母线类刀具的形状设计和对应侧铣加工轨迹的生成。首先，通过分别定义刀具轮廓母线和刀轴轨迹面实现对刀具形状和侧铣加工轨迹的表达，并由此计算切削行上刀具工件干涉量来评价加工误差，以刀轴轨迹面能量评价刀轴光顺性，建立了基于加工误差和刀轴光顺性的刀具轮廓与加工轨迹的同步优化模型；其次，为实现对同步优化模型的求解，给出了基于序列逼近法的求解策略，以及优化初值中刀轴轨迹面控制参数和刀具轮廓控制参数获取方法；最后，分别通过加工轨迹规划实验和刀具轮廓设计实验，验证了本文算法在在自由曲面四轴侧铣加工刀具轮廓设计与加工轨迹优化中的正确性及有效性。研究成果为提高自由曲面类零件侧铣加工精度、实现侧铣加工刀具轮廓设计及侧铣加工轨迹规划提供了一种有效的方法和手段。     

面向制造的通用飞机数字化设计方法研究

为提高装配图纸对生产的可指导性,实现总装物料与图纸的层级对应,同时减少详细设计阶段各专业的冲突,对面向制造的通用飞机数字化设计方法进行了研究。结合生产工艺流程进行总体方案设计,确定总体参数;以装配流程为建模结构,在按需求配置的协同设计平台中搭建总体骨架,进而开展详细三维建模工作。通过实际机型的三维建模证明,此种建模方式下设计过程中的模型冲突得到了即时解决,各分工位设计实时关联,设计图纸可直接指导生产装配,大幅度缩短了研发周期。     

飞机大迎角非定常气动力建模研究进展

准确建立非定常气动力数学模型,是飞机大迎角飞行控制律设计、飞行动力学分析和飞行仿真的基础与前提。鉴于此,对大迎角非定常气动力建模研究进展,包括数学建模方法和人工智能建模方法两类进行了系统综述。其中：数学类建模方法是以对非定常流动现象和机理认识为基础的,主要有气动导数模型、非线性阶跃响应模型、状态空间模型、微分方程模型、非线性阶跃响应与状态空间混合模型以及迎角速率模型等;人工智能方法回避了复杂流动机理,属于黑箱非线性系统建模,主要有神经网络模型、模糊逻辑模型和支持向量机模型等。对于每种气动力模型,阐述了其建模思路和方法,给出了典型应用情况,并对其特点和局限性作了简要评述。最后,指出了当前大迎角非定常气动力建模研究工作存在的问题和未来研究方向。     

基于UML的空空导弹仿真建模

采用统一建模语言对空空导弹仿真系统的建模过程进行了研究。通过用例图进行了空空导弹仿真系统的功能需求分析,采用包图和类图建立了空空导弹仿真系统的静态结构模型,给出了类包结构和类之间的继承和组合关系,对空空导弹仿真系统进行了功能分解。采用状态图建立了空空导弹生命期模型,给出了空空导弹从创建到销毁过程中的不同状态之间的转换关系。采用序列图对空空导弹发射后的动态行为进行了建模。最后采用C++语言对所建立的模型进行了仿真实现。     

虚拟仿真实验系统的建模方法研究

提出了虚拟仿真实验系统建模的“数学模型 图像模型”的模型结构,该模型从真实实验抽象出实验场景、仪器对象以及元器件对象,采用面向对象方法对它们进行数学建模与图像建模,完成对真实实验的虚拟;总结了虚拟仿真实验开发过程中的各种仿真建模方法和技术,包括数学模型的建立、静态和动态三维图像模型的建立、数学模型与图像模型的协调工作等;最后给出了面向对象的可重用建模方法,该方法具有良好的直观性、可扩展性和可重用性。     

稳态热传导下基于多相材料的一体化设计

提出一种基于多相多孔材料的一体化模型。模型以结构散热弱度最小为目标,以结构体积比与材料微结构质量为约束。引入独立的宏观设计变量和微观相设计变量,通过单元相密度建立两类变量间的联系;基于对等混合材料插值模型建立单元相密度与热传导系数间的惩罚关系;推导得到目标函数灵敏度表达式。求解偏微分方程实现单元散热弱度过滤,消除棋盘格及网格依赖性现象。通过二维数值算例讨论并分析了材料特性、热载荷、体积比约束以及质量约束对一体化优化结果的影响。数值实验结果表明,该建模方法在多相材料/结构一体化稳态热传导优化设计中具有可行性和有效性。     

MBD产品设计中的三维元器件装配设计方法研究

根据三维元器件研究现状,分析了建模方法,并提出了一种基于UG、Mentor、Teamcenter8的三维元器件模型建立方法。该方法针对多个设计系统,对参数建模方式和接口技术进行了开发,从而方便了属性的传递,并能够实现整体快速驱动。选用基于中间件接口的三维装配设计方法,能够快速建立零件间参数关联,并同时兼顾整体协调的要求,在一定程度上提高了电路三维装配设计方法的通用性和设计效率。实例运行表明,本设计方法能充分利用已有产品资源,具备很好的通用性和灵活性。     

面向航空复杂薄壁零件智能加工的进化建模方法

航空复杂薄壁零件的材料加工性能差、加工过程的强时变性和多态性(工件的几何、动力学特性,刀具磨损状态在加工过程中变化剧烈)导致建模难度较大.为了提高航空复杂薄壁零件的加工精度,首先根据薄壁零件加工工艺,通过对加工时间进行离散,建立了零件加工过程4维多态模型.针对具体工序模型的演化过程,建立了几何演化模型、动力学演化模型以及刀具磨损演化模型,最后通过误差补偿进化模型建立了整个加工过程的闭环控制,通过迭代学习方法实现了非线性误差的建模.     

基于Z-map模型的球头铣刀铣削力建模与仿真

对球头铣刀铣削力建模进行了研究。在Z-map仿真模型的基础上,提出了识别加工中参与切削的切削刃单元的方法,通过考虑刀具偏心和刀具变形对瞬时切削厚度的影响,推导出了瞬时切削厚度的表达式,由铣削力和切削负载之间的关系,建立了球头铣刀三轴铣削力仿真模型。铣削力仿真计算与铣削实验的对比表明在考虑刀具偏心和刀具变形后所建立的铣削力模型能够对铣削力进行准确的预测。     

基于萤火虫算法的CFRP材料铣削刀具结构优化

为了提高CFRP零件的加工表面质量和刀具寿命,针对其铣削加工的刀具结构进行了优化。设计了刀具结构参数与CFRP材料铣削加工表面粗糙度、后刀面磨损量之间的正交试验。应用极差分析法分析了刀具结构参数对CFRP材料加工表面粗糙度、后刀面磨损量的影响规律,并应用多元线性回归法建立了刀具结构参数与表面粗糙度、后刀面磨损量之间的数学模型。基于此模型,采用FA萤火虫算法,优化了刀具的结构参数,并进行了实验验证。结果表明:在试验参数范围内,刀具结构参数对于CFRP工件铣削表面粗糙度的影响程度依次为:后角、螺旋角、前角。当刀具的后角、螺旋角和前角增大时,工件的表面粗糙度都呈减小趋势,但减小的快慢程度不同;刀具结构参数对于后刀面磨损影响程度依次为:后角、螺旋角、前角。当刀具后角增大时,后刀面磨损量迅速上升,当螺旋角增大时,后刀面磨损量减小,当刀具的前角增大时,后刀面磨损量先减小后增大。采用FA萤火虫算法优化后的刀具结构对CFRP材料进行铣削实验,实验结果值与建立的模型预测值误差较小,表面粗糙度的误差率为3%,刀具后刀面磨损量的误差率为7.6%。     

虚拟数控铣削加工几何仿真系统研究

数控加工仿真可以克服实物试切加工的弊端,为缩短产品开发周期、降低生产成本及提高企业的市场竞争力发挥重要作用。建立了几何仿真系统总体结构,对其中的几何仿真模块进行了深入研究,包括刀具实体建模、毛坯实体建模和刀具扫描体建模。并用计算机语言加以实现。利用本软件可以检查数控加工程序中的错误,以部分或者完全取消试切环节。     

基于产品结构和CATIA的作战飞机易损性建模方法

介绍了作战飞机易损性建模的基本步骤和主要建模方法,分析了不同易损性建模方法的优点和不足,在此基础上,提出了一种基于产品结构和CATIA的易损性建模方法,该方法采用CATIA软件直接构建飞机的外形和部件模型,通过产品结构树对部件进行组织和管理,并利用CATIA二次开发在CATIA环境中直接生成三维射击线,有效提高了易损性模型的精度和易损性分析中各项操作的效率,为进一步的易损性定量计算提供了基础。以捕食者无人机为例,建立了全机易损性模型,生成了全机射击线,验证了文章所提方法的有效性和模型的可用性。     

大型单轴转台两种轴系结构的有限元分析

利用INVENTOR软件对大型单轴转台进行三维实体建模,根据转台机械结构特点进行分析并结合本文的研究内容,对转台的各结构部件进行了合理的简化,采用有限元分析软件ANSYS建立了转台的有限元模型,对两种转台结构进行了静力计算、模态分析和谐响应分析,对分析结果进行了比较,并提出了两种结构的选用建议。