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- 航空整体结构件加工变形预测及装夹布局优化
- 作者： 路冬 来源： 山东大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 遗传算法 装夹布局 优化 工件变形 航空整体结构件
- 描述： 整体结构件因其具有重量轻、结构效率高、装配工作量小、可靠性高等显著优点,被广泛应用于航空航天领域。但航空整体结构件大都具有尺寸大、结构复杂、加工周期长等特点,加工过程中因各因素综合作用,加工结束后往往产生弯曲、扭曲或弯扭组合等变形,加工精度难以达到设计要求。引起航空整体结构件变形的因素包括整体结构件的材料属性及结构特征、毛坯初始残余应力、切削力、切削热、夹紧力等。其中夹紧力是影响航空整体结构件变形的重要因素之一,尤其对弱刚度结构件,夹紧力引起的变形更是不容忽视。本文针对航空框类整体结构件的数控加工变形问题,采用理论分析、有限元建模和实验研究相结合的方法,建立了综合考虑毛坯初始残余应力、装夹应力、铣削机械应力及铣削热应力等复杂耦合关系的航空整体结构件变形预测模型。通过模拟夹紧力的施加与释放过程,预测航空整体结构件的变形与应力分布特点。结合提出的遗传算法与有限元法相结合的夹紧点位置及夹紧点数目递推优化方法,优化装夹布局。通过从局部切削仿真到考虑多因素综合影响的整体变形预测以及装夹布局优化的系统研究,为航空整体结构件的加工变形预测、控制和工艺参数优化提供了理论依据。建立了铝合金7050-T7451三维铣削...
- 航空减速器螺旋锥齿轮动态啮合仿真研究
- 作者： 仲岑泓 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 安装误差 动态啮合 螺旋锥齿轮 接触 有限元仿真
- 描述： 齿轮啮合过程中的准动态和高速动态啮合问题。主要的工作包括：1. 建立几何模型。利用建模软件Unigraphics NX 2.0建立精确的螺旋锥齿轮的三维几何模型。2. 建立有限元分析模型。选用
- 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。