考虑阻尼性能的复合结构多尺度拓扑优化设计

最优阻尼复合结构应该是阻尼材料自身的材料性能和阻尼材料在板壳结构上的分布形态均是最优的。针对板壳阻尼复合结构的多尺度设计问题,建立了基于非比例阻尼模型的复合结构多尺度拓扑优化方法,实现了阻尼材料在宏微观两尺度上的协同设计,同时获得最优的阻尼材料宏观分布形态和微观构型。以结构模态阻尼比为目标,分别研究了复合结构的单目标和多目标多尺度设计问题。结果表明,在单目标设计中,当最大化结构的某一阶模态阻尼比时,优化后结构的该阶模态阻尼比最大,同时结构在该阶处的频率响应最小;在多目标设计中,以结构前3阶模态阻尼比之和为目标,虽然在每一阶处的性能劣于单目标设计结果,但是结构前3阶模态阻尼比的总体性能更优。同时,从微结构的构型可得,最优的微结构构型中低刚度高阻尼材料的分布相互连接,其损失模量（微结构复弹性矩阵的虚部）和阻尼因子（微结构复弹性矩阵的虚部与实部之比）都相对较高,且呈现负泊松比现象。优化后复合结构的动力学性能显著提高。     

边界层吸入跨声速复合掠型风扇气动性能研究

针对边界层吸入条件下的跨声速风扇设计问题,提出了一种掠型叶片的设计方法,分析了三种前缘掠角分布对风扇气动性能的影响,并在边界层吸入情况下对比了复合掠型风扇和原型风扇的气动性能和流动特征,探讨了叶片通过低压畸变区过程中的流场变化。研究结果表明,均匀来流时复合掠型风扇没有改变原型风扇堵塞流量,但稳定裕度提高了7.1%;边界层吸入20%进口高度时,复合掠型风扇峰值效率比均匀来流时降低了1.8%;比Rotor67风扇能够在更低的流量工况下承受同等的来流参数畸变流场。在叶片通过畸变区域过程中,退出畸变流场时更容易触发旋转失速。     

铜合金表面激光熔覆镍基复合涂层性能分析

铜合金因其优良特性在航空航天领域具有广泛应用。为了提高铜合金的机械性能,通过在镍基合金粉末中添加WC和ZrO₂粉末,利用原位生成的办法成功在铜合金表面制备了Ni基复合增强合金涂层,充分利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）等表征技术和分析手段对熔覆层的微观组织、物相组成、硬度及耐磨性进行测试。结果显示：复合合金涂层中以WC、ZrC、M₂₃C₆、（W,Zr）C等碳化物为强化相,提高了涂层的硬度。对合金涂层的硬度、常温和高温耐磨性进行测试,复合涂层相比于基体,性能均得到有效提升,硬度从90 HV_0.2提高至620 HV_0.2,表面摩擦系数降低,耐磨性显著提升;尤其对高温耐磨性,提高约20倍。因此,经强化后的铜合金可实际应用于结晶器、火箭内衬材料等的生产与制造。     

扫掠冲击-气膜冷却结构的气动传热特性数值研究

为了揭示“扫掠冲击-气膜”冷却结构的换热机理,采用气热耦合方法和SST k-ω湍流模型,对比分析了吹风比为1, 2, 3, 4和气膜孔角度为30°, 45°, 55°, 65°等条件下“直接冲击-气膜”组合方式和“扫掠冲击-气膜”组合方式在平板模型上的气动传热特性。结果表明,流体激振器的扫掠频率、冲击靶面上的Nu数随吹风比增大而增大,并且几乎不受气膜孔角度影响。两种组合方式的总压损失系数和综合冷却效率随吹风比增大而增大,并且随气膜孔角度的增大而略微减小。尽管在使用相同冷气流量时“扫掠冲击-气膜”组合方式的冷气进口静压较高,但是其具有冲击靶面上Nu数分布均匀、综合冷却效率更高且分布面积更大的优势。     

基于最大相关雷尼熵与相空间重构的航空发动机复合故障信号特征提取方法

针对低信噪比（SNR）,复杂噪声工况下,复合故障信号特征难以提取的问题。提出基于相空间重构融入最大相关雷尼熵解卷积的信号特征提取方法,该方法以雷尼熵为敏感特征范数,以最大相关雷尼熵解卷积为基本方法,并在其中融入具有噪声抑制特性和分解特性的相空间重构技术。结果表明：雷尼熵与峭度相比,在故障灵敏度相当并略好的情况下,对偶发噪声敏感度仅为峭度的18.4%。通过仿真验证,实验数据验证以及台架实验验证,证明了本文方法与现有的对比方法相比,在提取复合故障信号特征方面具有优势。     

等离子喷涂铜-石墨复合涂层结构与干摩擦磨损性能研究

以粒度为50～70μm的铜包石墨(Graphite-65%Cu质量分数,下同)复合粉体为原料,采用大气等离子喷涂设备在316不锈钢基体上制备了铜-石墨复合涂层。运用场发射、能谱、X射线衍射等手段对涂层显微结构进行了表征,并利用UMT球-盘式摩擦磨损试验机探讨了室温大气环境下铜-石墨复合涂层的摩擦学性能。结果表明,Graphite-65%Cu复合涂层结构致密,与不锈钢基材结合牢固;石墨在涂层中分布均匀;物相组成主要为C,Cu和Cu2O三相;摩擦副间石墨转移膜的形成是涂层低摩擦系数的主要原因。不同载荷和速率条件下所得涂层摩擦系数在0.03～0.15间。粘着磨损是主要磨损机制。     

机场复合道面注浆工程效果评价方法研究

复合道面注浆工程由于沥青混凝土面层材料模量随温度变化而变化,因此传统的FWD弯沉评价方法无法适用.本研究依托上海某4E机场跑道复合道面注浆工程,基于有限元数值模拟方法,提出了对实测弯沉数据进行荷载修正和温度修正的理念,并给出了详细的修正方法,得到了基于FWD弯沉测试的适用于复合道面注浆工程效果评价的方法.工程验证表明,评价方法能够满足复合道面注浆工程效果评价的需要.     

航空复杂壳体零件深孔加工技术研究

深孔加工在航空制造业中具有广泛需求,是加工难度最大的工序之一。复杂壳体零件是航空发动机的关键部件,其深孔加工质量直接影响航空发动机的服役性能和使用寿命。以航空复杂壳体零件为对象,针对航空复杂壳体零件深孔加工的工艺特点及难点,就目前现有深孔加工方法、深孔钻削力学、深孔钻削切屑形态与排屑方法、深孔加工在线监控及深孔加工设备等方面关键技术进行综述,并探讨了深孔加工未来的发展趋势。     

数字化制造技术在航空液压壳体类零件加工中的应用

通过航空液压控制壳体零件的典型结构特征,基于CATIA/CAM平台,创建了刀具库、刀柄库,以及壳体孔系特征编程模块,将实物资源数字化、有序化,实现资源的共享及零件的快速编程,提升壳体的编程效率。通过创建机床仿真模型,定义全要素仿真要素,实现壳体零件加工的全要素虚拟仿真验证,并通过定制仿真后输出的加工报表,为生产准备提供了BOM清单。逐步将航空液压壳体类零件的加工向“无纸化”加工推进。     

某机载壳体零件3D打印工艺质量提升

在选区激光熔化成形AlSi10Mg合金结构件过程中,支撑直接影响打印件的成形质量和打印成败。合理的支撑可有效的将成形过程中产生的热量传导出去,保证成形质量;可抑制打印过程中变形的产生,保证打印成功;可减少支撑去除难度,保证零件的表面质。针对某机载壳体零件设计了两种3D打印支撑结构,并对其进行了对比分析及打印验证;同时对其中一种支撑结构导致打印失败的原因进行了深入分析,提出改进方案并进行打印验证,最终得到了合适的支撑结构设计方案和满足使用要求的壳体打印件,打印质量得到大幅度提升。