飞机复杂蒙皮拉形数值模拟系统开发及关键技术研究

针对飞机复杂蒙皮拉伸成形特点,基于静态隐式算法开发了复杂蒙皮拉形数值模拟系统STRETCH FORM。系统分为前置处理、核心求解和后置处理3个模块。介绍了系统各模块的主要功能以及机构运动、静态隐式有限元算法和接触搜索算法等关键技术理论。利用商业软件MARC和PAM STAMP进行了S形蒙皮拉形的模拟计算对比,并对某型号机的进气道蒙皮零件进行了生产验证,结果表明系统具有较高的可靠性和计算精度。     

飞机蒙皮数字化拉形系统ASSFCAE

面向飞机蒙皮零件数字化精确成形的要求,基于先进的数控拉形机,开发了飞机蒙皮数字化拉形系统软件ASSFCAE,讨论了系统开发涉及的关键技术,介绍了软件系统的分析模型建立、加载轨迹设计、数控代码生成以及有限元前置处理接口等主要功能.在型号飞机零件成形的应用表明ASSFCAE是一个完整的蒙皮拉形数字化系统软件,具有较高的可靠性和应用性.     

可重构柔性模具蒙皮拉形工艺仿真CAE系统开发

基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA平台,利用其二次开发工具APDL和UIDL,开发了蒙皮拉形工艺仿真专用CAE系统,对二次开发的关键技术进行了研究.该系统可以方便地对实体模具及带弹性垫层可重构柔性模具蒙皮拉形工艺进行模拟仿真,实现对飞机蒙皮拉形质量的预测,并为可重构柔性模具蒙皮拉形工艺优化及模面优化算法的实现奠定基础.     

进气道复杂蒙皮零件数字化制造技术研究

进气道复杂蒙皮零件制造是某型飞机的关键技术之一.通过计算拉形系数和极限拉形系数,分别对鼓包形蒙皮、侧凹形蒙皮、马鞍形蒙皮的工艺性进行了分析,采用试验方法确定了三段蒙皮零件的数控拉形工艺过程,并对深度马鞍形蒙皮拉形工艺方法进行了改进.建立了检验模具和成形模具的制造与协调方法,建立了蒙皮零件数字化制造流程.通过数字化技术的应用,提高了模具与零件的制造准确度,缩短了零件制造周期.     

蒙皮拉形机机构运动分析

对飞机蒙皮拉形机的机构运动进行了较为深入的研究,针对FET1200蒙皮横向拉形机的复杂机构进行了合理的简化及机构运动分析,利用回转变换张量理论并结合计算机图形学的知识解决了拉形机夹钳运动轨迹的计算。     

S形蒙皮零件成形工艺

通过运用S3F软件对S形蒙皮拉形过程进行模拟仿真分析,评估S蒙皮拉形工艺性;预测拉形过程中将产生的缺陷;制定合理工艺方案;优化零件设计和模具结构;实现了该蒙皮零件在数控蒙皮拉伸机上的拉形。     

某型机马鞍形蒙皮的拉形加工

对马鞍形蒙皮零件进行了工艺分析,并根据数控蒙皮拉形机适用性广和加工能力强的特点,突破传统的蒙皮拉形工艺思路,首次将马鞍形蒙皮的凹模作为拉形模具,采用纵向拉形的方法,顺利地完成了某型机关键零件——进气道马鞍形蒙皮的试制任务。     

S形蒙皮零件生产及展望

在蒙皮拉形机上采用自制的上压装置在国内首次完成了技术难度很大的“Ｓ”形蒙皮成形。在蒙皮拉形机上采用拉、压成形带鼓包的整流罩蒙皮零件，在橡皮囊液压机上采用液压拉伸法完成了小“Ｓ”形蒙皮零件成形。     

飞机蒙皮多点模具拉形制造应用体系研究

蒙皮多点拉形制造应用体系主要包括工艺设计系统、工艺仿真及优化系统、拉形机运动仿真系统、数控拉形、数字化测量和切边等系统。其中,工艺设计系统、工艺仿真及优化系统、数控拉形机运动仿真系统是蒙皮多点拉形制造应用体系重要的组成部分。蒙皮拉形是一项重要的航空钣金成形工艺,飞机蒙皮零件主要采用     

不锈钢薄蒙皮零件成形工艺

通过分析不锈钢薄蒙皮零件的结构及其成形工艺特点,拟定针对性成形工艺并进行相应工艺试验,研究了成形工艺对成形效果的影响,实现了该类薄蒙皮零件在纵向蒙皮拉形机上的拉形,解决了薄蒙皮成形质量问题,满足装配和表面质量要求。     

缝合复合材料T型接头拉伸载荷下的有限元数值模拟

利用ABAQUS软件对拉伸载荷下的缝合T型接头进行建模与分析,采用基于内聚力模型（CZM）的黏聚接触方法来模拟筋条与蒙皮的脱粘行为,以基于细观力学的非线性弹簧模拟缝线在上下界面的增强作用。在模型基础上对缝线直径进行参数化分析,研究其对T型接头拉伸性能的影响。结果表明：随缝线直径增大,接头极限破坏载荷提高,即拉伸承载能力提高。有限元分析结果与试验值吻合较好。值得注意的是,当缝线直径增大到1 500旦尼尔时,模拟结果与试验数据存在10.4%的误差,这是因为模型未考虑缝合对层合板面内性能的影响,忽略了缝线可能造成的材料损伤。考虑到T型接头在拉伸载荷作用下的破坏模式主要是I型和Ⅱ型破坏,因此宜采用二维有限元模型进行参数化分析,计算效率高并且与试验结果吻合较好。     

进气道蒙皮拉形数值模拟的探讨

蒙皮拉形是航空航天制造领域的一种重要的加工方法，其先进程度是衡量一个国家飞机制造能力和水平的重要标志之一，因此发展蒙皮拉形技术对于我国航空制造业具有十分重要的意义。本文旨在应用有限元软件Mare／Mentat对现阶段进气道蒙皮拉形生产过程中存在的问题，采用数值模拟结合生产性试验验证的方法进行分析研究，提出解决方案，以确定该零件生产的工艺方案和工艺参数。     

改进型蚁群算法的全局路径规划仿真研究

针对传统蚁群算法收敛较慢的问题,提出了一种在复杂环境下全局路径规划的改进型蚁群算法。利用链接图法建立了路径规划的空间模型;借鉴狼群分配原则对信息素进行更新;在缩小搜索区域,提高搜索效率的过程中,引入了启发式概率公式和启发函数;通过参数自适应调整策略,进一步对最优解进行了优化。将基于Dijkstra算法的初始路径规划和改进后蚁群算法的规划结果进行了仿真对比,结果表明,改进后蚁群算法的全局优化性能较好,具有一定的有效性和可行性。     

基于PAM-CRASH的蒙皮典型结构高速冲击仿真

以典型蒙皮结构为研究对象，分别对由2024－T3铝合金和碳纤维复合材料交替层压而成的FMLs以及2024－T3铝合金蒙皮进行高速冲击有限元仿真，并进行了损伤对比。其中，铝合金层和碳纤维层均采用最大应变准则。利用碰撞模拟分析软件PAM-CRASH以及采用SPH弹体对冲击模型进行仿真，结果显示在相同冲击能量下，加了支承结构的蒙皮在损伤抗性方面有了明显提升，并在此基础上分析不同的纤维铺层角度和铺层方式对FMLs蒙皮性能的影响。     

多太阳能无人机覆盖路径优化方法

为解决传统电动无人机在覆盖作业时存在的续航时间短的问题,提出应用多架太阳能无人机进行覆盖作业。首先,在建立了应用于覆盖作业的太阳能无人机的能量模型的基础上,提出了能量流动效率这一指标来评价太阳能无人机在作业过程中对能量的利用率。其次,针对边界存在障碍物的凹多边形区域和内部含障碍物的多边形区域,以总作业完成时间最短为优化目标,提出基于无向图搜索方法的覆盖路径优化模型,定义约束方程限制无人机按照一定规则访问无向图中的节点,通过混合整数线性规划的方法求解每架无人机的最优飞行路径。再次,考虑无人机转弯时的姿态变化对能量流动效率的影响,将总作业完成时间最短和总能量流动效率最高同时作为优化目标,建立双目标优化方程,在首先以作业时间最短为优化目标进行求解的基础上,通过有限遍历的方式选择使能流效率和作业时间相对最优的覆盖飞行方向及飞行路径。大量仿真实验表明,所提的优化模型选取不同的优化目标,应用于不同形状的待覆盖区域,适用性广,在工程上应用范围广、可行性强。     

直升机高速四点接触球轴承接触疲劳可靠性评估方法

为了准确高效地分析高速四点接触球轴承的接触疲劳可靠性,将蒙特卡罗随机有限元(MC SFEM)与应力-强度干涉理论相结合提出了一种有效的可靠性分析方法.在高速、高温和弹流润滑（EHL）的复杂工况下,利用有限元法(FEM)建立了基于热 结构耦合分析的有限元模型.考虑到轴承材料属性、润滑油参数及接触疲劳强度的随机性对可靠性的影响,在借助MC SFEM和K S (Kolmogorov Smirnov)检验确定了高速四点接触球轴承疲劳接触应力分布类型的条件下,根据应力-强度干涉理论建立了高速四点接触球轴承接触疲劳可靠性评估方法.结果表明:与传统的MC SFEM方法相比,该方法的耗时仅是传统MC SFEM的0.243％,两者之间的可靠性误差仅为1.48％,进一步验证了该方法的有效性.      

吊放声纳应召搜潜效能的建模与仿真

基于反潜直升机吊放声纳的探测原理及战术使用特点,在目标初始位置概略已知,速度和航向未知的条件下,分析了目标散布规律,建立了搜潜效能分析计算模型,给出了吊放声纳在扩展方形搜索方式下的应召搜潜概率；并采用蒙特卡洛法的基本思想对该计算模型进行了仿真验证,证明了该方法的有效性；最后,基于扩展方形搜索方式,研究了在单机和双机搜潜条件下搜索概率的不同结果,分析了潜艇速度、应召延迟时间、吊放次数等参数 对搜索概率的影响。     

照射制导雷达自主搜索仿真模型

建立了某型地空导弹武器系统照射制导雷达自主搜索目标的模型 ,为该武器系统的防空作战效能评估和攻防对抗仿真研究提供了依据