基于残余应力分布的框类零件装夹方案优选的有限元模拟

 非均匀分布的残余应力是引起工件变形的主要原因。为了揭示装夹方案对残余应力的影响,利用有限元技术模拟了工件加工过程中不同的装夹方案,并分析了模拟结果。结果表明,装夹位置对残余应力分布具有重要影响,而装夹顺序对残余应力的分布和幅值无较大影响。通过进一步对比分析各种装夹方案中残余应力引起的工件变形得出结论:夹具分布较平均的装夹方案可获得比较均布的残余应力和较小的变形。     

神舟飞船防热大底钻孔工艺技术研究

神舟飞船防热大底主要为玻璃钢蜂窝夹层结构,制孔时在较大装夹力下容易产生弹性变形。针对装夹变形导致孔位置精度难以保证的问题进行工艺优化改进,对工装结构、装夹方式、工艺流程及钻孔设备进行了优化。试验结果表明,采取低应力装夹方式、减少翻转次数、使用数控加工设备等措施能有效提高钻孔精度。     

基于残余应力的激光冲击强化参数多目标优化

为了获取镍基高温合金GH4169激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)过程中最佳工艺参数,利用ABAQUS/EXPLICIT软件,对搭接率、光斑尺寸、峰值压力和脉冲宽度4个关键工艺参数对残余应力的影响规律进行了研究。以最大残余拉应力、表面平均残余压应力及残余压应力层深度为优化目标,采用径向基神经网络代理模型(Radial Basis Function,RBF)和遗传算法(GA)(包括快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)、相邻培养式遗传算法(NCGA)、自适应变异遗传算法(AMGA))相结合的方法对这4个工艺参数进行了多目标优化研究,得到了最优的工艺参数。结果表明,采用AMGA所得的表面平均残余压应力绝对值比NSGA-II所得高22.9MPa,比NCGA所得高59.4MPa。优化后最大残余拉应力降低了6.99%,表面平均残余压应力提高了9.78%,表明了优化方法的有效性。     

双臂自适应夹具加工变形控制方法

在叶片加工过程中,由于叶片的薄壁和曲率多变特点,易受装夹、切削力和残余应力的影响而产生弯曲、扭转变形。针对该问题,本文提出了一种双臂自适应夹具加工变形控制方法,将加工过程中产生的变形逐层消除。首先,对叶片的变形成因进行分析;然后,通过对无应力装夹和加工应力释放原理进行研究,设计了一种可提供6个自由度的自适应装夹机构,并对该机构进行了工程设计和机构分析;最后,基于这种6自由度双臂自适应装夹机构,形成了本文提出的加工变形控制工艺,不需多次修复基准和更换机床,就可以逐层消除新产生的变形。实验结果表明,采用双臂夹具自适应加工变形控制方法,可以有效控制叶片加工过程中产生的变形,使叶片的轮廓误差降为原来的50%,提高了其加工精度。     

随形固定自适应夹具加工变形控制方法

叶片的加工精度及其稳定性对航空发动机的性能有直接的影响,由于叶片的薄壁和曲率多变特点,易受装夹、切削力和残余应力的影响而产生弯曲、扭转变形。针对该问题,本文提出了一种随形固定自适应夹具加工变形控制方法,可以将叶片无应力装夹,并将加工过程中产生的变形逐层消除。实验结果表明,采用随性固定自适应夹具加工变形控制方法,可以有效控制叶片加工过程中产生的变形,提高加工精度。     

壳体精车装夹优化设计

壳体为陀螺加速度计的重要结构件,壳体加工精度的提高对保证陀螺加速度计的工作精度十分关键。针对壳体精车内孔产生振纹的问题,在现有弹性夹套的基础上,分别设计了螺钉和半圆瓦式垫片对壳体薄壁部分进行夹紧固定。使用有限元软件ABAQUS对优化的装夹系统进行静力学分析,分析工件受力变形和应力分布情况,并通过车削试验进行对比。结果表明,同时使用螺钉和半圆瓦式垫片装夹工件,壳体内孔的表面粗糙度达到0.36μm~0.39μm,圆柱度达到0.001mm~0.002mm,满足表面质量要求。     

航空发动机整体叶盘优化设计

介绍了利用MSC／NASTRAN的优化软件包对某航空发动机高压气机第一级整体叶盘进行优化设计,用其前后处理软件MSC／ARIES建立了优化的几何模型,有限元分析模型和优化模型。由于ARIES软件不能施加平均周向应力,平均径向应力以及疲劳寿命约束,因此对NASTRAN的输入卡片进行手工修改,添加了这几项束,经过15次优化设计循环,在满足所有约束条件下整体叶盘的重量达到了最轻。此时,整体叶盘的重量从13．329kg减少到7.243kg,重量减少了45.66%。同时,叶盘上的应力分析布得到了改善,优化前的局部高应力区不复存在,应力分布变得更为均匀。     

孔边应力单元与层合板孔边应力精化分析方法研究

构造了一个满足孔边应力边界条件、层间应力连续条件以及层合板表面应力边界条件的孔边应力单元。并在位移型有限元计算所得位移基础上,提出了一个精确分析孔边应力的有限元方法。首先,运用莫雷阿(G.Morera)应力函数理沦,构造了柱坐标中满足平衡条件的三维应力场的一般表达式,并使之满足前述应力条件。然后,采用上述表达式并利用修正余能原理与拉格朗日乘子法,建立了由已知节点位移分析层合板孔边应力的基本方程。算例表明,所得计算结果与相应解析解或实验结果相符。     

基于浮动装夹自适应加工工艺的薄壁件加工变形控制技术研究

航空薄壁件尺寸大、壁薄、材料去除率高,极易发生加工变形问题,严重影响零件加工质量,因此航空薄壁件的加工变形控制具有重要的意义。以某传扭转接盘作为研究对象,基于加工过程中的监测变形力重构毛坯全局残余应力分布,优化了零件的加工位姿,并结合浮动装夹自适应加工工艺实现了零件的加工变形有效控制。实际加工试验将零件的平面度和平行度分别控制在0.11mm和0.04mm,结果表明,该方法能显著控制工件加工变形。     

APU二级涡轮叶片疲劳寿命计算与分析

为了定位二级涡轮叶片疲劳危险部位,采用CATIA、ANSYS Workbench和CFX软件对二级涡轮叶片进行建模、流场仿真,利用Newton迭代法和Manson-Coffin公式对叶片流-热-固多场耦合等效应力应变进行计算,预测了叶片疲劳寿命,确定了叶片疲劳危险部位,然后通过Fatigue Tool软件仿真验证了这一局部应力应变预测方法所得结果的合理性与可行性。这一预测方法为后期对叶片的实验研究、设计及优化提供参考。     

航空发动机零件加工装夹过程可视化文件生成

目前在航空发动机制造企业中,加工人员通常根据工艺规程完成零件的加工装夹,缺乏专门的加工装夹过程指导性文件,易导致装夹信息表达不直观,产生工件和夹具错装、漏装的现象,针对此类问题,提出一种基于Tecnomatix和3D PDF技术的零件加工装夹过程可视化文件生成方法。该方法首先基于3D PDF开发了加工装夹过程可视化文件模板,并基于Tecnomatix开发了零件加工工艺信息生成模块,然后将加工工艺信息生成模块产生的XML文档和Tecnomatix生成的装夹过程动画导入到可视化模板中,最终生成零件加工装夹过程可视化文件,可实现二维信息与三维装夹动画的实时交互响应,提高零件加工装夹的效率和准确性。     

装夹方案的模糊综合评价方法

提出了一种基于模糊理论评价装夹方案的方法。建立了柔性的装夹方案评价体系 ,运用多级模糊综合评判算法 ,对装夹方案从各个方面进行了评判。     

越深小孔的一种加工方法

介绍了某产品零件趋深小孔的一种加工方法、线切割工艺参数的优化问题和装夹技巧。从而解决了线切割孔的同轴度、锥度及表面粗糙度的问题，满足了设计要求。     

等强度三维空心叶片的内部拓扑结构

以ANSYS软件为平台,基于双向渐进结构优化法对所提出的等强度风扇叶片的内部结构形式进行探索性研究,在对叶片内部结构进行拓扑优化的过程中提出了中面应力基准法,简化了优化模型,同时有针对性的解决了双向渐进结构优化法在应用中的一些技术问题,实现了等强度风扇叶片内部结构的优化,获得了内部结构的拓扑形式.所得结果可为发动机轻量化设计提供参考.      

复杂结构件数控加工浮动装夹自适应控制方法

为了减小复杂结构件数控加工产生的变形,满足装夹自适应调整需求,基于浮动装夹加工原理提出了浮动装夹自适应控制方法,研究了基于CAN(Controller Area Network)总线的浮动装夹系统通信、零件受力和变形的监测与检测、基于OPC(OLE for Process Control)的机床状态监测、数控机床和夹具协同控制等关键技术,开发了浮动装夹自适应控制系统。此系统在航空制造企业进行了实际加工应用验证,能够实现装夹自适应调整,满足工业应用需求。     

航空薄壁弧形件加工变形的非线性有限元分析

采用有限元模拟技术研究航空薄壁弧形结构件加工变形问题。针对现有的加工工艺和装夹方案建立了数值分析模型。应用商业有限元软件AN-SYS分析了立铣切削力产生的残余应力及其对工件变形的影响。     

基于数值优化方法的跨声速压气机掠动叶设计

开发了求解雷诺平均N-S方程的三维流场模拟程序和数值优化程序，对流场求解程序进行了实验验证，并对跨声速压气机动叶弦向掠进行了优化设计。优化所得前掠叶片可以有效地改善端壁附近流动状况，削弱激波强度，减少尾迹损失，提高整体效率，但叶展中部流动恶化。优化后的叶片改善了压气机变工况性能。结果表明，该优化设计方法是可行的。     

基于遗传算法的航班串优化方法研究

分析研究了航班串编制问题,考虑了飞机载客量与航班平均客流量的关系,构造了航班旅客溢出成本指数因子,建立了改进后的基于最小成本的航班串优化模型,并构造了遗传算法求解模型.利用Matlab遗传算法工具箱进行仿真研究.应用航空公司实际航班数据对上述模型和算法进行验证,所得优化结果良好,证明该航班串优化模型及方法切实可行.     

航空发动机空气管路应力优化设计

针对航空发动机空气管路系统受载应力及应变过大的问题,对该系统进行3维全尺寸弹塑性分析,讨论了载荷加载过程对应力应变的影响;对应力较大部位采用结构分解方法建立优化模型,进行管路部件应力优化,获得三通结构尺寸优化结果;利用参数灵敏度分析结果选择合适的设计变量,建立系统管线优化模型,补偿热-位移载荷产生的附加应力。优化结果显示,最大总应力降低5.49%,附加载荷应力降低12.28%。验证了方法的有效性。     

航空支架类零件加工质量提升实践

针对航空支架类零件刚性差、装夹与加工过程中易变形的问题,以某型机载光电探测系统中上支架零件为例,提出了三种支架类弱刚性零件的装夹方法,提升支架类零件的加工质量,为其他支架类零件的装夹提供借鉴。