薄壁不锈钢管数控绕弯成形数值仿真及工艺研究

针对航天某型号薄壁弯管成形难度大、尺寸精度低等问题,提出了数控绕弯成形替代拼焊成形,分析数控绕弯工艺特点及参数确定方法。建立模型对成形工艺参数进行有限元仿真,分析弯曲速度及芯头直径缩减量对不锈钢管成形影响,并通过试验得到优化的工艺参数。结果表明弯曲速度为8mm/s、减小芯头缩减量为0.6mm时,成形零件截面畸变不超过4%,最小壁厚0.65mm,弯曲后管材产生形变强化效果,组织更为细密,成行排列的方向性更明显,提高了零件强度。     

补偿器接头内高压成型数值仿真

针对运载火箭增压输送系统补偿器接头结构和内高压成型工艺的特点,在建立模型的基础上,用LS-DYNA动态显式有限元程序对不同加载路径的成型结果进行仿真,研究了轴向进给量和进给内压等工艺参数对接头成型的影响。分析结果表明,采用数值仿真法可预测成型中可能出现的问题,确定最佳加载路径,获得有效的轴向补料量与内压值。     

复合材料带缠绕成型过程建模及工艺参数优化

复合材料带缠绕成型过程中,成型工艺参数的选取决定了缠绕制品的性能。采用正交实验法研究各工艺参数对缠绕制品层间剪切强度的影响规律和敏感度,并将正交试验数据与神经网络理论相结合,对带缠绕成型过程进行建模,得到缠绕成型工艺参数与层间剪切强度之间的非线性映射关系,并通过实验验证了模型的可靠性。在此基础上,利用粒子群优化方法在可行工艺参数域内对缠绕成型工艺参数进行优化。仿真与实验结果表明,基于神经网络模型的工艺参数粒子群优化算法能够快速、准确的得到带缠绕成型的全局最优工艺参数组合。使得缠绕制品层间剪切强度达到最优的工艺参数组合为:加热温度115℃,缠绕张力357 N,压辊压力1006 N和缠绕速度0.28 m/s,在最优工艺参数作用下,缠绕制品的层间剪切强度达到102.2 MPa。     

熔融沉积(FDM)工艺参数对制件表面精度及力学性能影响的实验研究

快速成型制件的表面精度,制件的成型效率以及相应的力学性能,是制约快速成型技术发展的三大要素。而通过对熔融沉积(FDM)工艺参数进行多组基于正交实验法的设计,进行实验研究,结果分析这三项工艺参数(制件的填充密度、打印厚度、打印速度)对成型工艺过程中制件精度及相应力学性能的影响,最后得出最佳工艺参数。     

收扩段成型过程仿真

推力室收扩段无焊缝成型是某型号发动机研制的关键技术之一,由于收扩段结构复杂且加工变形量大,所以工艺设计难度很大,为制定合理的工艺方案,本文采用有限元方法对成型过程进行了仿真计算,设计了整体冲压和分瓣胀型所需的模具尺寸,并给出采取热处理的合理次序。     

镁合金管材热挤压过程数值模拟研究

为了得到综合力学性能良好的AZ31镁合金管材,采用有限元软件DEFORM-3D对AZ31镁合金的挤压过程进行了模拟,定性分析了AZ31坯料温度场的变化及等效应力的分布规律,并计算了管材不同方向的最大拉应力曲线。结果表明热挤压的等效应力在模角拐弯处应力集中严重,温度场分布接近终了时进入等温挤压阶段,热挤压管材的横向裂纹产生的可能性较大,分析结果为工艺实验提供了指导作用。     

碳/环氧模压成型工艺特性及其影响性能分析

介绍了碳/环氧复合材料模压成型工艺特性和成型工艺过程,并从模压成型温度、压力和保温时间等工艺参数对制品性能的影响作了较为详细分析。文中还提出将基础理论分析应用于生产过程中,对制品工艺状态稳定及其质量得到有效控制,具有一定现实意义。     

柔性喷管接头优化及承载性能分析

为充分发挥固体火箭发动机柔性喷管接头承载性能,同时减小其消极质量,在等截面柔性接头设计计算的基础上,通过计算目标函数对设计变量的敏感度,得到对输出最敏感的参数;保证接头总体厚度不变,以增强件及弹性件的球面直径为设计变量,以接头最大应力和最小质量为目标函数,采用多目标优化算法,得到变截面优化接头结构;用大变形非线性有限元及刚柔耦合多体动力学计算方法,计算并对比了两种柔性接头的质量及内部应力、变形及摆动状态,检验了变截面优化接头承载能力及计算方法的正确性。     

影响模压成型碳/环氧复合材料制件性能的因素分析

文章简述了碳/环氧复合材料模压成型工艺特性,从模压成型模具基本要求、模压成型温度、压力和保温时间等工艺参数对制件性能的影响作了较为详细分析。文中还提出将复合材料基础理论分析应用于生产过程中,对有效控制制件工艺状态稳定及其性能具有一定的现实意义。     

一体化包覆药柱缠绕应力的数值计算

固体火箭推进剂应用广泛,基于一体化包覆纤维缠绕工艺,对药柱缠绕过程进行数值模拟应力计算。利用ABAQUS建立有限元模型进行数值计算,对药柱各节点应力进行分析。基于实际工况列出预紧力、药柱位移速度、药柱旋转速度、纤维带宽四个工艺参数,对缠绕过程进行动态仿真模拟,同时通过静态模拟多层缠绕工况。计算结果表明,单圈缠绕结束后药柱主体应力在0.060～0.120 MPa内,最大应力为0.202 MPa;预紧力和纤维带宽对于缠绕应力的影响较大,预紧力越大,应力越大,而纤维带宽越宽,应力越小,药柱移速和转速对缠绕应力影响较小;多层缠绕时药柱应力大小会随着缠绕层数的增加而上升,上升速度越来越慢,16层时最大应力可达0.338 MPa,研究结果及数据对于带药纤维缠绕工艺具有支撑借鉴意义。     

基于压痕功的加工表面残余应力测试实验

可调距螺旋桨的加工表面质量对其高服役性能和长寿命服役具有直接而重要的影响。本文开展加工表面残余应力测量和数据处理的研究,采用基于压痕功的残余应力测量方法及神经网络求解算法,针对镍铝青铜材料力学性能,由有限元仿真分析得到关系数据库,训练神经网络,实现对镍铝青铜材料加工残余应力的求解。通过对镍铝青铜加工试件残余应力测量数据的计算与分析评价,开展了不同加工参数对残余应力影响规律的实验测量研究。通过测量实验与数据分析,获得了不同刀路下残留高度及机床不同转速与残余应力间的关系。测试实验表明:基于压痕功残余应力测试方法能评价不同加工参数下镍铝青铜材料的残余应力状态,可为实际加工生产提供工艺参数优化指导。     

C／E平台安装梁成型工艺

介绍了某型号“井”字形平台安装梁的技术要求，对平台安装梁成型工艺方法进行了比较、选择，对软模成型工艺中软模压力计算、软模尺寸设计等问题进行了较详细的分析，总结了软模成型平台安装梁的一些经验，有效地解决了截面尺寸较小的平台安装梁成型问题。     

重型越野车车架扭转刚度分析

通过对六种不同类型车架的有限元计算，分析了车架各结构参数对车架扭转刚度的影响，根据计算结果剖析了对开口和闭口截面梁车架，其车架宽度对车架扭转刚度的不同影响，为今后车架扭转刚度改进指出了方向。     

抛物面天线旋压成型过程分析与拼焊工艺优化

通过对旋转曲面空心旋压成型工艺的特征分析,建立了理想约束条件下薄板曲面塑性变形过程的数值模型,初步探讨了曲面精度控制的工艺途径。在对铝合金材料抛物面天线精密旋压成型过程曲面撕裂危险区的计算与分析的同时,优化了板料拼焊工艺,在生产中取得了良好的效果。     

6061铝合金激光焊温度场与应力场数值模拟研究

为了解决激光焊接铝合金对接接头的质量问题，本文采用热-结构耦合有限元技术，建立了在移动高斯热源作用下的三维激光焊接温度场和应力应变场的计算模型。首先，利用有限元软件MSC.Marc模拟焊接过程中试片级试样的温度和应力的变化及其变形情况;其次，研究试样瞬态温度场和应力应变场的变化规律及其分布特征;最后，探讨激光功率和焊接速度对接头质量的影响规律。试验中所选取的激光功率和焊接速度等工艺参数均通过数值模拟进行优化，并根据优化后的工艺参数完成激光焊接4 mm厚6061-T6铝合金平板对接试验。通过对焊接接头形貌的观察及分析进行热源校核，结果表明:仿真计算得到的焊接熔池边界温度达到6061铝合金熔点以上，且其形状分布与实际试验所得焊缝边界基本吻合，从而验证了模拟结果的准确性和可靠性。     

超光谱仪光栅面形对光谱性能影响的仿真分析

鉴于普通光学镜面分析技术研究光栅面形对超光谱仪光谱性能的影响具有精确度低且过程复杂的劣势,文章提出了一种用于分析光栅面形的全链路仿真分析方法。该方法综合考虑衍射和像差信息,利用有限元建立超光谱探测仪光栅结构变形模型,采用Zernike多项式作为结构分析与光学分析之间的接口工具,对光栅面形数据进行处理,得到光栅面形拟合结果,通过光学软件Zemax计算得到光栅面形对光谱畸变和光谱分辨率的影响。仿真分析结果表明,光栅面形的变化对系统的光谱畸变(如光谱弯曲和色畸变)影响较小,基本控制在1/5个像元内;对系统的光谱分辨率影响较大,当光栅面形导致其刻线位置发生较大误差时,对光谱分辨率有明显影响。     

固体火箭发动机加压固化理论及仿真研究

为建立工程上更实用的加压固化压力的计算关系式,同时分析加压固化成型下药柱脱模的可行性。在已有研究成果的基础上,推导了考虑复合材料壳体各向异性、壳体封头变形及药柱可靠脱模等多因素的加压固化压力的计算关系式;利用该计算关系式得到某高装填燃烧室在考虑药柱应力平均降低1/3的条件下的加压固化压力为2.12 MPa。结合理论计算结果,利用有限元仿真分析手段开展了该燃烧室带芯模的加压固化成型全过程仿真分析。仿真结果表明,加压固化成型下药柱4个典型位置的应力相对常压固化成型平均降低31.5%,与理论计算结果基本吻合。最后,利用2.12 MPa的加压固化压力完成了该燃烧室的加压固化成型试验,CT探伤结果未见异常。     

纤维增强C/SiC复合陶瓷材料小螺纹孔攻丝工艺研究

针对C/SiC复合陶瓷材料加工过程中掉渣严重、螺牙成型困难、加工合格率较低等问题,通过大量的工艺试验,摸索出非金属材料小螺纹攻丝螺牙成型的变化规律,从工艺方案的确定、钻头材质的选择、丝锥材质的选择、丝锥攻丝受力等方面总结出在非金属纤维增强C/Si C陶瓷材料上的小螺纹孔攻丝的工艺加工方法。提高了非金属材料小螺纹孔攻丝的合格率。     

乙苯脱氢反应器薄壳流道结构的稳定性分析

本文通过有限元计算对乙苯脱氢反应器薄壳流道结构进行了稳定性分析,结果表明,薄壳结构的截面和厚度的变化对失稳载荷的影响很大。在保证工艺要求及满足加工条件的前提下,给出了薄壳流道结构的设计方案。     

边界层内水介质在压差驱动下沿小孔向气腔射流问题研究

对边界层内小孔气水多相流场下射流问题开展数值仿真及定常水洞试验研究,建立了适用于边界层内压差驱动下小孔向气腔射流多相流场问题研究的数值仿真计算模型,针对典型孔参数及气水流场条件,对比分析了仿真试验数据,验证了数值仿真模型的正确性及模型计算精度。结合流体质点受力及运动模型及平板边界层理论,分析了气水域压力场特征及水域流动规律对小孔射流过程的作用机理及影响规律,开展了孔参数对射流多相流场特征及射流量的影响研究。获得了小孔射流量估算方法,为航行体上防水装置设计提供数据支撑。