基于 ARX 的曲面造型系统研究与开发

利用先进的开发平台开发自己的优势产品是当前软件行业的一个重要趋势。本文讨论了ＡＲＸ（ＡｕｔｏＣＡＤｒｕｎｔｉｍｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）开发平台的原理与主要功能,类比说明了ＡＲＸ优于Ａｕ－ｔｏＬＩＳＰ和ＡＤＳ的深层原因,简要介绍了ＡＲＸ的类库集及其提供运行时类型描述机制,讨论了ＡＲＸ与ＭＦＣ混合编程的优势及实现方法。文章阐述了基于ＡＲＸ开发平台开发的曲面造型系统ＳｕｐｅｒＳｕｒｆ的主要数学方法,具有组合曲线功能的ＳｕｐｅｒＣｕｒｖｅ三维曲线子系统的关键问题以及面向对象的裁剪ＮＵＲＢＳ曲面体系结构。该系统与ＡｕｔｏＣＡＤ无缝集成,可用于构造具有复杂构型规律的零件表面和模具型腔。最后,文章给出了ＳｕｐｅｒＳｕｒｆ曲面造型系统的主要功能。     

用任意空间曲线控制的复杂组合曲面数控加工复法研究

提出了一种基于参数曲面三角化的复杂曲面刀具轨迹生成方法。即利用给定的任意空间曲线作为控制边界,构造新的参数曲面,在此简单参数曲面上生成刀具轨迹。     

叶片弯曲对气冷涡轮叶栅气动性能影响的数值研究

基于全三维N-S方程求解,采用具有G odunov性质的三阶精度TVD格式、分区算法以及自由型曲面技术,提供一种有效的方法来模拟气冷涡轮流场。在某型气冷涡轮叶片表面8个位置以及轮缘和轮毂进行喷气,并对采用直、弯叶片的涡轮流场进行了数值模拟。结果表明,叶片弯曲明显降低了有、无端壁喷气时的端部能量损失。在叶高中部喷气量较大时,弯叶片的气动性能下降较大。      

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。     

全尺寸垫升风机复合材料叶片疲劳试验加载技术研究

随着我国船舶业的飞速发展,垫升船的发展越来越受到重视。风机叶片是垫升船重要组成部分,复合材料风机叶片正处在国产化的重要阶段。因此,亟待开展针对全尺寸级复合材料风机叶片的强度试验、疲劳试验的方法研究工作。本文首先通过调研分析,提出了适用于此试验的有效的加载方式,然后针对异形曲面夹持结构合理设计,并提出切面平行法,解决了传统夹持结构设计方法不适用的问题。开展了连接结构设计和布局的分析研究,通过有限元分析,优化加载布局设计方案。最后,应用此项加载技术准确、高效完成了全尺寸级叶片强度试验和疲劳试验,验证了加载技术的合理性与可靠性,为全复合材料垫升风机叶片设计研究提供了支撑。     

基于曲面主方向的正交系的非完整基理论及其在流体力学中的相关应用

本文将微分几何中光滑曲面上局部存在的基于主方向的正交系联系于张量分析中的非完整基理论,以此为曲面与其邻域上的张量场场论提供了一种新方法,称为基于曲面主方向的正交系的非完整基理论。这种场论方法,基于基面的沿主方向的参数坐标,然后沿基面的法方向进行空间延拓,以此获得基面邻域内的完整的正交系。对此引入非完整基理论,可得所有的非零Christoffel符号直接对应为基面或者当地曲面的主曲率或者测地曲率,因而张量场的各种微分算子相对于曲面的主方向与法方向展开,所得分量表达式仅含物理量与曲面曲率。由此不仅可以清晰地展现曲面几何特征与物理量/物理过程之间的关系,而且所获得的分量表达式形式上最为简单。另一方面,经典的诸如柱坐标系、球坐标系等正交系也隶属基于曲面主方向的正交系,从而本文方法可以统一相关正交系下的张量场场论。作为应用,本文推导了可变形曲面上涡量、涡量法向梯度与变形率张量的表达式,曲面上流体边界层方程的分量方程,曲面介质相关守恒律方程等。     

航空发动机整体叶盘磨料水射流开坯加工技术研究进展

整体叶盘结构是航空发动机技术发展的一个重要方向，且多采用难加工材料，如何实现整体叶盘高质高效加工是机械制造领域亟待解决的难题之一。通过高压磨料水射流（AWJ）加工技术实现整体叶盘毛坯的开坯粗加工，是一种有效缩短整体叶盘加工周期、降低昂贵铣削刀具成本、提高开坯效率的工艺手段。本文就磨料水射流加工材料去除机理、复杂曲面轨迹优化、多物理量和机械量参数组合优化和整体叶盘开坯设备概述了国内外的研究现状，在此基础上，针对当前具有复杂曲面结构的整体叶盘开坯面临的关键问题，提出了若干解决思路和技术途径，指出了高压磨料水射流在复杂曲面零件高效加工中的发展趋势。     

Zernike自由曲面加工轨迹规划研究

Zernike自由曲面光学元件加工复杂,采用单点金刚石慢刀伺服车削方法可以实现自由曲面光学元件的高效、高精度制造。本文针对慢刀伺服车削Zernike自由曲面刀具等角度法和等弧长法两种车削轨迹划分方法进行研究,并选择等角度法轨迹划分进行车削工艺实验,获得了口径50mm的Zernike自由曲面光学元件,面形精度PV0.9506μm。     

曲面磨削表面微观形貌建模方法研究

针对现有磨削表面微观形貌建模方法仅对某一类特定零件有效,提出了一种适用于空间曲面零件加工的磨削形貌建模方法。基于曲面磨削加工原理,建立砂轮坐标系与曲面零件坐标系之间的齐次变换矩阵,获得磨粒的三维运动轨迹方程。通过提出曲面区域逼近求解算法,建立曲面磨削表面微观形貌预测模型。并以展成法磨削齿轮和磨削轴承内套为例,得到两类实验与仿真结果之间的误差最大为11.338%和18.91%,验证了本文提出的预测模型的有效性与科学性。