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- 航空整体结构件加工变形安全校正关键技术研究
- 作者： 姜亦涛 来源： 山东大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空整体结构件 变形安全校正 极限载荷 残余应力 振动时效
- 描述： 整体结构件的加工变形是航空制造中的常见问题，因此需增加变形校正工序。航空整体结构件的变形校正过程中，因校正操作参数选择不当引起工件报废的现象时有发生，这就涉及到校正安全性问题。因此，研究航空整体结构件的变形安全校正技术具有理论意义和工程应用价值。本文采用有限元仿真、试验研究及理论分析相结合的方法，对航空整体结构件变形安全校正关键技术进行研究。 首先，在阐述航空整体结构件加工变形研究现状、变形校正理论和校正方法的基础上，提出航空整体结构件变形安全校正研究的背景、安全变形校正措施及论文研究的结构框架，并介绍目前结构极限分析的相关理论和有限元中极限载荷的确定方法，为后续研究提供理论基础。 然后，通过三点压弯试验获得Al7050-T7451变形梁载荷-挠度曲线和表面残余应力分布规律，计算其压弯极限载荷，并与有限元模拟的结果进行比较，以验证仿真结果的可靠性和准确性。同时，通过仿真分析得出压弯试验中跨距、横截面尺寸以及载荷对回弹量的影响规律。该基础性研究结果可作为使用该材料的航空整体结构件加工变形的预测以及反向弯曲校正过程中的参数选择参考。 基于以上基础性研究，提出航空整体结构件变形安全校正的目的和意义，研究变形校正仿真的关键技术，并进行整体隔框比例件变形安全校正的仿真，考虑到变形校正安全性，总结出将基于有限元仿真分析获得的变形校正操作曲线用于预测变形校正效果和指导校正过程的方法，为验证该图的校正效果设计了相关试验,具有工程指导意义。 针对航空整体结构件反变形校正中引入的较大残余应力严重影响工件的使用安全性和可靠性这一工艺难题，通过相应实验设计，对约束状态下工件实施振动时效处理，对振动参数进行优选，同时，研究振动时效对变形零件约束状态下应力释放与变形校正的作用机理和效果。研究表明：振动时效技术可显著降低校正残余应力，并对约束状态下的变形零件起到一定的校正作用。 最后，对全文研究工作进行概括总结，并对有待进一步研究的内容进行展望。
- 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...
- 高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究
- 作者： 付秀丽 来源： 山东大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 高速切削 铝合金7050 T7451 本构方程 切削变形理论 表面特征
- 描述： 高速切削加工技术是先进制造技术的一项全新的共性实用技术，已成为现代切削加工技术的重要发展方向，具有广阔的市场应用前景。高速切削技术具有的高的生产效率、加工精度、表面质量和生产成本低等优点，已成为
- AMS-02航空电子设备的系统级热设计和模拟
- 作者： 曲燕 来源： 山东大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 02 热控系统 AMS 航空电子箱 热管 加热片
- 描述： 本文对阿尔法磁谱仪AMS-02的航空电子设备进行了系统级的热设计、分析和优化,旨在为其建立一个可靠高效的热控制系统。研究来源于山东省科学技术发展计划重大项目“AMS-02热系统研究与设计” (2004GG1104006)。AMS-02 是一个将在国际空间站 (ISS)上进行的高能粒子实验，在标准工况下将产生2.4KW的内部热负荷，其中超过60%的热负荷由电子系统产生。电子系统热设计的主要目标就是确保各探测器的电子箱满足AMS-02所有环境工况下的非运行和运行温度要求。文中首先对近30年来国内外航天器在热设计、热分析、热控制方法和技术上的发展进行了综述。找出AMS-02实验整体热控制的出发点，即最小程度的向真空舱散热，减小超流体氦的消耗，从而延长AMS-02的运行寿命。根据AMS-02 最大的内部热负荷----电子系统的分布特点和性能要求，确定电子系统热设计的两个着眼点：即最冷工况下的加热片系统设计和最热工况下内嵌热管散热板系统的设计，这也是本文的主要研究内容。其次，根据电子系统的组成制定初步的热控制方案。AMS-02各探测器的电子箱集中放置在正对真空仓WAKE和RAM侧的两个散热板上，按照功能不同可分为3类，即标准电子箱Crates，标准电源分配箱XPDs，电源分配系统PDS。另外，飞行时间探测器的4个高压电子箱也安装在散热板上。根据外部空间热负荷和电子系统内部热负荷的分布，以及各电子箱的温度范围要求，采用被动热控方式为主、主动热控方式为辅，热控件由主散热板、内嵌热管、自动控温加热系统、多层隔热材料和导热涂层构成的热控系统。第三，将热控系统中的关键部件看作一个相对独立的子系统，分别对其建立物理模型和热数学模型，通过SINDA节点网络法进行各子系统间的导热计算，各子系统之间及与空间环境的辐射换热采用Monte Carlo算法,利用Thermal Desktop的RadCAD模块计算，各子系统的热边界条件通过各自的详细热模型与AMS-02 系统模型和国际空间站 ISS系统模型交互迭代产生，环境数据包括轨道平均温度，辐射传热系数，轨道平均热流量， 以数组的形式，通过假想的平均有效辐射温度节点 （MERAT）传递给各子系统。这种方法极大地简化了复杂航天器各子系统之间热数据的生成和传递。同时，本章给出了本文的关键分析工况----AMS-02在ISS上的最热和最冷极限工况的确定过程。第四，研究设计一套加热系统，完成所有电子设备在最冷工况下的生存、启动和运行温度要求。根据PDS双路电源分配模式（BusA & BusB）和电子系统特定的启动顺序，分别设计了三路可以自动控温的加热系统-------WAKE散热板加热系统，RAM 散热板加热系统，PDS加热系统。这三个加热系统设有专门的温度控制器，主要利用两个功能设置---上限开启(Open on Rise) 和上限关闭（Close on Rise），在设定的温度点通过打开和关闭所控制的加热线路，调节加热片总功率达到控温目的。最后，对温度控制器在5个冷工况下的设计目标和加热片在ISS上最冷工况不同运行模式下的响应特性进行了分析和校验，结果表明加热系统完全满足设计目标，温度控制器控温准确，不同冷工况下的功率分配合理。 第五，对散热板内嵌热管的分布进行了优化布置，目标是解决电源分配系统PDS的过热问题。通过方案比较，综合温度指标和热硬件质量指标，最终确定以合理配置散热板内嵌热管的方案取代在PDS基板中加设热管的方案。另外，分别采用WAKE/RAM散热板的极限运行工况，对最终分布方式下的所有内嵌热管进行了最大传热能力计算。将热管视为具有高导热系数的热控元件，建立系统级热管传热模型，采用传热因子表示热管的最大传热能力，利用HEATPIPE应用程序求解。计算结果与西班牙IberEspacio公司的热管实验数据进行了比较，结果表明所有热管在最冷和最热工况下都能在极限范围内可靠运行。最后，在加热系统和内嵌热管散热板系统设计的基础上，对电子系统的整体热设计进行系统级调整，分别考虑了电子箱与散热板之间连接件的导热和多层隔热材料的布置更新对热系统的影响。最后，对电子系统内所有电子箱的暂态温度响应进行了分析验证，工况包括最冷工况，最热工况和最小推进角工况，典型的运行模式包括电子箱的启动过程，断电8小时内的冷却过程和正常运行过程。结果表明所有电子箱都可以满足各自在AMS-02极限工况各典型运行模式下的温度要求, 整套热控制系统可确保AMS-02电子系统的在轨安全运行。
- 铣削加工切除体及其在航空发动机零件典型特征加工中的应用研究
- 作者： 赵文明 来源： 山东大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 切除体 铣削加工 切削接触区域 五轴加工 数控编程
- 描述： 随着科技的飞速发展,越来越多的先进制造技术开始涌现。但传统的机械加工技术在制造业中依然占据重要地位。其中,铣削加工工艺在零件制造中发挥着重要作用。多轴数控加工具有诸多优点,可以加工多种复杂的零部件,因此在高端制造领域的应用越来越普遍。本文对铣削加工过程中的瞬态切除体进行建模,重点对五轴铣削进行研究,分析刀具-工件切削接触区域。建立数控程序优化模型,并对航空发动机零件典型特征进行数控编程与加工。首先,基于刀具与工件的相对运动,建立切除体模型,描述平底立铣刀和球头铣刀切削过程中的切除体形成和获取步骤,建立切除体的三维几何模型,并从几何角度分析切除体几何形态的影响因素。根据其影响因素,在UG中进行切除体的参数化建模。参数化建模便于模型的修改,可以快速得到不同参数下的模型,方便后续的研究应用。其次,对球头铣刀五轴加工的切除体进行分析。利用实验方法研究了球头铣刀加工过程中,刀具前倾角和侧倾角对工件加工表面粗糙度的影响。利用球头铣刀切除体对五轴加工中的刀具-工件切削接触区域及切削截面面积进行研究。分析了前倾角和侧倾角变化时,刀具-工件切削接触区域相对于刀尖的位置变化和切削截面面积随着刀具旋转角度的变化规律。建立了球头铣刀切除体的边界曲面和曲线方程,有利于从解析角度研究刀具-工件切削接触区域。然后,建立铣削加工数控程序优化模型,对CAM软件生成的NC程序进行优化。对于需要自定义的材料,首先利用三维有限元切削仿真或者切削试验,获得不同切削参数下的切削力和切削温度等参数,得到材料的切削数据并进行材料的定义。在进行NC程序优化时,根据设定的切削力或者切削温度的范围,优化进给量和切削速度等参数,使负载平衡,降低振动。最后,基于hyperMILL数控编程软件,对航空发动机中的复杂零件特征进行数控编程,选取半开式整体叶轮和整体叶盘基准件为研究对象。编程时,综合考虑加工的效率和加工质量等因素。在DMU-70V五轴加工中心上对钛合金TC4半开式整体叶轮和整体叶盘基准件进行加工。以上工作结合建立的模型、仿真分析与实验研究,为实现零件高效、高质量的铣削加工奠定了理论基础。
- 铣削加工切除体及其在航空发动机零件典型特征加工中的应用研究
- 作者： 赵文明 来源： 山东大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 切除体 铣削加工 切削接触区域 五轴加工 数控编程
- 描述： 随着科技的飞速发展,越来越多的先进制造技术开始涌现。但传统的机械加工技术在制造业中依然占据重要地位。其中,铣削加工工艺在零件制造中发挥着重要作用。多轴数控加工具有诸多优点,可以加工多种复杂的零部件,因此在高端制造领域的应用越来越普遍。本文对铣削加工过程中的瞬态切除体进行建模,重点对五轴铣削进行研究,分析刀具-工件切削接触区域。建立数控程序优化模型,并对航空发动机零件典型特征进行数控编程与加工。首先,基于刀具与工件的相对运动,建立切除体模型,描述平底立铣刀和球头铣刀切削过程中的切除体形成和获取步骤,建立切除体的三维几何模型,并从几何角度分析切除体几何形态的影响因素。根据其影响因素,在UG中进行切除体的参数化建模。参数化建模便于模型的修改,可以快速得到不同参数下的模型,方便后续的研究应用。其次,对球头铣刀五轴加工的切除体进行分析。利用实验方法研究了球头铣刀加工过程中,刀具前倾角和侧倾角对工件加工表面粗糙度的影响。利用球头铣刀切除体对五轴加工中的刀具-工件切削接触区域及切削截面面积进行研究。分析了前倾角和侧倾角变化时,刀具-工件切削接触区域相对于刀尖的位置变化和切削截面面积随着刀具旋转角度的变化规律。建立了球头铣刀切除体的边界曲面和曲线方程,有利于从解析角度研究刀具-工件切削接触区域。然后,建立铣削加工数控程序优化模型,对CAM软件生成的NC程序进行优化。对于需要自定义的材料,首先利用三维有限元切削仿真或者切削试验,获得不同切削参数下的切削力和切削温度等参数,得到材料的切削数据并进行材料的定义。在进行NC程序优化时,根据设定的切削力或者切削温度的范围,优化进给量和切削速度等参数,使负载平衡,降低振动。最后,基于hyperMILL数控编程软件,对航空发动机中的复杂零件特征进行数控编程,选取半开式整体叶轮和整体叶盘基准件为研究对象。编程时,综合考虑加工的效率和加工质量等因素。在DMU-70V五轴加工中心上对钛合金TC4半开式整体叶轮和整体叶盘基准件进行加工。以上工作结合建立的模型、仿真分析与实验研究,为实现零件高效、高质量的铣削加工奠定了理论基础。
- 航空结构件工艺凸台机器人去除系统刚度特性及铣削颤振抑制研究
- 作者： 张一然 来源： 山东大学 年份： 2021 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空结构件 模态耦合颤振 机器人铣削 刚度特性 工艺凸台
- 描述： 航空结构件工艺凸台机器人去除系统刚度特性及铣削颤振抑制研究
- 基于有限体积法的半航空瞬变电磁三维各向异性正演
- 作者： 杨静 来源： 山东大学 年份： 2022 文献类型 ： 学位论文 关键词： 有限体积法 各向异性 半航空瞬变电磁 三维正演 各向同性
- 描述： 基于有限体积法的半航空瞬变电磁三维各向异性正演