一种典型冲击试验夹具的优化设计

根据冲击试验夹具的设计要求，以夹具几何参数为设计变量，以试件－夹具连接处的期望响应与实际响应差异最小为目标，建立了优化设计的数学模型，同时规定了几何、强度、刚度、体积等约束条件。然后在ANSYS上建立了有限元模型，采用子问题近似方法进行了动力响应优化求解，获得了合理的优化结果。本文的研究为冲击试验夹具的设计提出了一条新思路。     

新型摆锤式冲击响应谱试验台的研制

摆锤式冲击响应谱试验台是爆炸冲击环境远区模拟的主要设备之一。现有摆锤式冲击台摆锤提升速度慢、负载小、响应加速度量级小,不能满足试验需求,需要研制大负载高量级的摆锤式冲击台。在新型冲击台的设计中提出了一种新的摆锤提升方法,实现了摆锤的快速提升和防二次冲击。经测试,新型冲击台各项指标均达到设计要求,其性能分析对后续冲击响应谱台的设计和试验调试有一定的指导作用。     

飞行器设备缓冲支架设计研究

火箭在点火、发射、分离等时刻会受到冲击激励,影响箭上设备的正常工作,甚至造成设备损坏。因此,针对箭上设备进行相应的缓冲设计研究十分必要。提出了较为新颖和高效的设计思路,采用产品设计与缓冲试验仿真预示迭代进行,最终运用试验验证的设计流程,大大缩减了设计周期和设计经费;同时,首次提出采用半正弦冲击等效冲击响应谱进行冲击仿真的试验预示技术,并通过试验验证了该仿真技术的有效性。形成的设计思路和设计流程对产品设计具有较高的经济效益和社会价值。     

摆锤式冲击响应谱试验台的仿真研究

摆锤式冲击响应谱试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好手段,它能够模拟拐点频率在300Hz～2000Hz,峰值过载高达几千个g值的冲击谱型。根据该装置的结构和基本原理,本文应用有限元分析软件ANSYS,LS-DYNA等对其冲击响应谱产生过程进行了模拟,计算结果与试验数据吻合较好。此方法能够合理有效地模拟该装置的性能曲线,对摆锤式冲击试验台的设计具有指导意义。     

系统级产品振动试验仿真

本文利用有限元建模技术，建立了振动台、试验夹具、系统级产品精细的有限元模型，对各部件模型进行了振动特性计算，并通过部件模态试验和振动试验结果及总体综合分析相结合的方法对有限元模型进行了多次修正，得到了总体有限元模型。根据此模型进行了产品的振动试验仿真，并用试验结果对仿真结果进行了验证，验证结果表明系统级产品振动试验仿真结果与振动台试验实测数据是具有可比性的，振动响应的均方根值误差基本上小于lO％，功率谱曲线趋势近似，误差在工程允许的范围内。     

基于有限测点响应的结构动态响应计算

针对结构受多点平稳随机激励的动态响应问题,将虚拟激励法结合矩阵扩阶技术,提出了一种新的结构动态响应计算方法.无需确定结构所受平稳随机激励的具体值,将有限个测试自由度的响应功率谱矩阵进行谱分解,应用虚拟激励法将平稳随机振动问题转化为一个或若干个简谐振动问题;分析虚拟简谐振动方程,将计算模型按在试验模型上所有需监测自由度的规模进行缩聚,基于矩阵扩阶技术,将有限个测试自由度的动态响应扩阶得到试验模型上所有需监测自由度的动态响应.以欧洲航空研究科技组织的基准模型--GARTEUR飞机模型为例,计算结果与仿真测试数据的拟合性好,故验证了所提算法的可行有效性.     

固体火箭发动机振动夹具设计及动态特性分析

振动试验是固体火箭发动机研制生产过程中不可或缺的环节,夹具设计在一定程度上决定了振动试验的精确度和可靠性。文中根据夹具设计规范,设计了某型号固体火箭发动机专用振动试验夹具,应用ANSYS WORKBENCH有限元软件对其进行了模态和随机振动仿真分析,并通过垂向振动加载试验完成了动态特性验证,结果表明:夹具的固有频率和振动放大因子均满足设计和使用要求;另外,基于动态特性的振动夹具设计方法可为今后类似结构设计和研究提供有效的参考。     

基于遗传算法的冲击响应谱时域合成方法

冲击响应谱作为描述冲击环境的特征参数,广泛应用于设备冲击环境条件制订,而如何从冲击响应谱合成出时域信号,是开展冲击响应分析的基础。本文采用遗传算法开展冲击响应谱时域合成方法研究,通过构造波形基函数,并将合成信号的冲击响应谱与设计值进行比较,从而运用优化方法解决冲击响应谱时域合成问题。运用遗传算法全局优化的特点,对波形参数进行优化,得出满足冲击响应谱容差限制条件的解,并通过实例对该方法的结果进行了验证。     

集中载荷冲击下梁的动态塑性响应分析

作为航空结构中基本结构元件之一的梁,其在冲击载荷下的动态塑性响应,已经有众多实验和理论方面的研究结果.但是由于研究结果大都基于不同几何尺度、边界和载荷条件,为了更好地相互比较这些已有的实验和理论研究结果,有必要将这些研究结果中诸多的物理参量正则化为无量纲的形式.本文利用结构动态响应中的重要无量纲数--赵氏响应数Rn(n),对受到集中载荷冲击下梁动态响应的若干结果,重新表述为新的简洁形式,用于其分析不同边界条件下梁的动态塑性响应.     

某振动台大型转接夹具设计与振动特性计算分析

针对振动试验需求,对某振动台大型转接夹具进行设计及振动特性分析。夹具设计过程中,采用结构优化软件OPTISHAPE-TS进行优化设计,振动特性分析应用有限元软件Ansys开展。设计与分析结果表明,经优化设计的夹具,其振动特性自身满足设计要求;另一方面,当夹具与振动台动圈相连接组成动圈夹具整体结构后,整体结构的模态与夹具自身模态相比发生改变。研究结果对振动试验控制技术有所启示,并为类似夹具优化设计提供依据。     

柔性夹具CAD系统研究

本文论述了柔性制造系统或制造单元中的柔性夹具计算机辅助设计系统的基本原理与方法。柔性夹具系统的建立是以成组技术中零件相似性理论为依据。CAD系统软件的开发是以柔性夹具系统硬件设计为基础,该系统在IBM PC微型计算机上实现。这个夹具CAD系统将用来设计在柔性制造单元内的加工中心机床上加工的33种壳体零件用的柔性夹具。夹具设计人员根据待加工零件的要求和所作的工艺分析,便能用此系统输入原始数据,系统就会提示设计人员选择和设计夹具元件、定位精度分析、计算夹紧力。此外,该系统能生成夹具元件图形,并能借助图形输入板菜单在显示屏幕上拼装夹具装配图,在屏幕上修改图形直到满意为止。装配图可由绘图机绘制输出。     

大型水平滑台的力学特性研究与结构优化

从设计与试验角度出发,对某大型水平滑台的强度、振动模态等力学特性进行了研究,提出一种新模型来计算滑板的一阶轴向固有频率,并对如何利用大型水平滑台进行超重物体的振动试验进行了计算分析,研究结果在实际使用中得到了验证。最后,从结构优化角度出发,对今后如何设计更大型的水平滑台提供参考方案。     

用于飞机零部件制造装配的柔性工装数控系统(英文)

研究了柔性工装计算机数字控制(Computer numerical control,CNC)系统,该系统适于控制多种用于飞机零部件制造和装配的柔性工装设备。给出了柔性工装的机械结构分类,分析了柔性工装设备的控制需求。同时提出了一种CNC系统的硬件和软件架构,并予以实现。该系统利用配置参数描述柔性工装的机械结构。根据配置参数,CNC系统可以自动生成其控制功能和人机界面(Human machine interface,HMI)操作功能。将该CNC系统应用于某蒙皮-桁条装配柔性工装设备,结果证明了系统的有效性。     

基于事例的夹具设计关键技术研究

以夹具为研究对象，分析了夹具的相似性．指出夹具相似可描述为表达功能的夹具设计信息相似和实现功能的夹具结构特征相似两个方面。根据基于事例的推理方法，研究了夹具设计中的事例库组织、检索方法、检索算法和事例的修改等关键技术。实践表明，基于事例的求解方式对夹具设计CAD系统是一种有效的推理方法。     

导管装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发

针对运载火箭增压输送系统中的拼焊型管路产品,以实现管路产品焊接的柔性装配为最终目标,开展了装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发。根据拼焊型管路的传统制造模式,焊接装配是采用专用装焊工装保证导管的空间走向和总体尺寸,因而每项导管对应一套专用装焊工装,管路结构的调整将导致原工装的返修甚至报废,造成生产成本高且严重影响导管的研制周期,该问题在研制型号中尤为突出。随着型号越来越多,专用装焊工装数量也显著增多,给工装管理也带来了极大的挑战。本文通过装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发,以导管特征点的坐标为控制指令实现柔性装配系统按照装配要求进行精确走位和定位,以柔性化的装配系统实现不同规格、不同空间走向的拼焊型管路产品的焊接装配。     

基于可重构柔性工装的机身框定位/支撑布局优化

可重构柔性工装使用柔性定位器实现装配件的定位/支撑,具有可重构和柔性的特点。使用可重构柔性工装进行机身立式装配时,存在的柔性形变产生柔性定位误差,影响装配精度。本文着眼于提高装配精度,针对立式装配中可重构柔性工装的柔性定位误差的控制策略展开研究。首先,根据工装的结构特点与定位/支撑原理,分析误差流,追溯误差来源。其次,通过优化框件的定位/支撑布局减小柔性定位误差的影响。考虑到优化中装配件的工艺特征产生的约束条件,针对定位/支撑点的可行设计域建立约束数学模型,设计修补算法和改进的优化算法。最后,使用MATLAB运行优化算法并调用基于APDL语言开发的参数化模型进行仿真计算,完成定位/支撑布局的约束优化。优化结果表明,得到的最优布局可以提高装配精度,改进的优化算法具备有效性,通过优化定位/支撑布局控制定位误差的策略具备可行性。     

Topological Optimization Method for Aeronautical Thin-Walled Component Fixture Locating Layout

Fixture locating layout has a direct and influential impact on aeronautical thin-walled component(ATWC)manufacturing quality.The purpose is to develop a topological optimization method for ATWC fixture locating layout to minimize the manufacturing deformation.Firstly,a topological optimization model that takes the stiffness of ATWC as the objective function and the volume of the locating structure as the constraint is established.Secondly,ATWC and the locating structure are regarded as an integrated entity,and the variable-density method based topological optimization approach is adopted for the optimization of the locating structure using ABAQUS topology optimization module(ATOM).Thirdly,through a subsequent model reconstruction referring to the obtained topological structure,the optimal fixture locating layout is achieved.Finally,a case study is conducted to verify the proposed method and the comparison results with firefly algorithm(FA)coupled with finite element analysis(FEA)indicate that the number and positions of the locators for ATWC can be optimized simultaneously and successfully by the proposed topological optimization model.     

翼身融合布局民机PRSEUS结构制造工艺研究进展

拉挤杆缝合高效一体化结构(Pultruded rod stiffened efficient unitized structure,PRSEUS)综合利用了复合材料的一体化缝合和整体固化技术,能够满足翼身融合布局民机的传载、止裂、稳定性和维修性等结构设计要求。PRSEUS面板采用了低成本整体式结构设计制造方法,通过采用三维编织、单边缝合和可控气压树脂灌注等技术,完成纤维编织、缝合和树脂灌注过程,以低温共固化和缝合技术确保结构法向强度。通过合理选材和工艺设计,易于满足翼身融合布局民机不同部位结构的多样性设计需求。本文从翼身融合布局民机PRSEUS结构选材设计、PRSEUS结构制备核心工艺、PRSEUS工装夹具、典型PRSEUS测试壁板制造和典型机身试验件制造等方面系统阐述了翼身融合布局民机PRSEUS结构制造工艺技术的最新进展和发展现状,通过总结与展望PRSEUS结构制造工艺研究进展,为中国未来民机结构设计制造以及新型材料结构研发提供有价值的技术参考和研究方向。