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- 航空航天难加工材料切削加工过程模拟与智能控制综述
- 作者： 赵彪 王欣 陈涛 丁文锋 傅玉灿 徐九华 赵正彩 陈清良 来源： 航空制造技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 切削力 智能控制 刀具磨损 切削温度 有限元仿真 表面完整性
- 描述： 随着航空航天关键构件服役性能要求的不断提升，高性能钛合金、镍基高温合金、高强度钢等难加工材料大量应用到航空发动机等重大装备。切削加工是高强韧难加工材料的重要加工方法，在加工过程中普遍存在切削力大、切削温度高、工具磨损严重和加工质量差的问题。针对当前航空航天难加工材料切削加工过程切削力、切削温度、工具磨损及表面质量的仿真技术与智能控制技术进行了系统性的总结和梳理，分析了当前研究存在的主要问题与关键挑战，对切削加工过程仿真模拟与控制技术的未来发展趋势进行了展望。
- 航空整体结构件铣削加工变形机理及变形校正技术研究
- 作者： 张洪伟 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 铣削 加工变形 子结构 响应面法 残余应力 有限元仿真 航空整体结构件 校正
- 描述： 大型航空整体结构件在数控铣削加工过程中的加工变形问题是航空航天制造领域的共性难题。因此，对航空结构件的铣削加工变形进行预测、控制及校正具有重大的理论意义和工程应用价值。本文采用力学建模、有限元数值仿真、实验验证及软件开发相结合的方法，对航空整体结构件铣削加工变形的机理、变形的控制及加工变形校正的理论、方法进行了广泛深入的研究。本论文主要在以下方面开展研究：一、研究了毛坯初始残余应力对于航空整体结构件加工变形的影响规律。首先对加工变形有限元仿真过程中的关键技术进行了深入研究，提出了相应的解决方案，如初始残余应力场构建、体—壳单元与实体单元的混合有限元建模策略、装夹边界条件的约束转换及单面约束处理等。选取典型航空结构件，基于不同加工路径，研究了残余应力所引起的加工变形规律。并进行了铣削加工试验，验证有限元仿真结果的正确性。最后提出了加工变形控制的工艺措施。二、研究了铣削力及残余应力耦合影响下航空结构件加工变形规律。针对圆柱螺旋铣刀，建立铣削力模型，并基于有限元进行瞬态铣削力仿真。对三维铣削仿真中的关键技术进行了详细论述，并基于不同加工路径进行了典型框类零件的加工变形仿真研究，获得了仅考虑铣削力与综合考虑铣削力及初始残余应力耦合作用的不同加工变形规律。三、研究了航空结构件加工变形校正有限元仿真关键技术。分析并确定了变形校正仿真中的单元类型及积分方案；提出了一种加工变形—校正过程的协同仿真分析方法，将两个过程有机结合起来，提取加工仿真后的变形有限元模型作为校正初始模型，解决了初始校正模型建立的难题；给出了位移校正准则，并提出利用改进的二分法进行校正参数的计算；分析了校正支点位置的确定及不同校正载荷作用方式对于校正效果及校正残余应力的影响。通过大量有限元仿真计算，获得了典型框类工件变形校正的规律性曲线。分别设计了压弯试验及变形校正试验，验证了有限元仿真结果的正确性。最后针对工程应用，提出了适用于反弯校正的有限元数学模型。校正过程会引入较大的校正残余应力，应对校正后的工件进行去应力处理。 四、研究了包含有初始残余应力的变形工件的校正计算，使得校正工作更加全面合理。提取加工仿真后的应力场数据作为变形工件的初始残余应力，解决了复杂工件的三维残余应力场难以通过测试完全掌握及无法预置的难题；获得了外加载荷与初始残余应力的耦合作用规律。利用X射线法对原始工件、压弯后工件及校正后工件分别进行了表层残余应力测试研究。五、针对加工变形及变形校正仿真，基于大型商用有限元软件，开发了加工变形CAE专用功能模块，将复杂的有限元理论和关键技术进行了封装。在变形校正研究中，将有限元方法及响应面法相结合，提出了一种新的基于数值仿真数据的集成响应面法，以用于快速识别变形校正参数。六、研究了航空整体结构件动态特性快速计算方法。依据刚性参数等效原则将航空结构件划分为若干标准特征子结构，引入动力子结构模态综合法，快速进行动态特性分析，为加工工艺参数的优化提供必要的数据准备。