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自由曲面几何偏差的空间统计分析

中国机械工程 2020年第4期31卷 445-450页

作者：靳龙陈岳坪葛动元广西科技大学机械与交通工程学院柳州545006

为深入分析数控加工自由曲面几何偏差的内在联系,采用空间统计分析方法将这些几何偏差分解为确定性偏差和随机性偏差来确定误差源的影响。采用B样条方法对确定性偏差形成的曲面进行迭代建模,并用莫兰指数在迭代的每一步检验模型残差的... 详细信息

为深入分析数控加工自由曲面几何偏差的内在联系,采用空间统计分析方法将这些几何偏差分解为确定性偏差和随机性偏差来确定误差源的影响。采用B样条方法对确定性偏差形成的曲面进行迭代建模,并用莫兰指数在迭代的每一步检验模型残差的空间统计特性,若模型残差具有空间独立性,则模型残差可作为随机性偏差。通过对一个数控加工后的自由曲面进行几何偏差分解,验证了所提方法的有效性。

关键词：自由曲面几何偏差空间统计分析空间独立性

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空间统计法在复杂曲面几何偏差分析中的应用

机械设计与制造 2024年第5期 239-243页

作者：陈岳坪陆裔昌广西科技大学机械与交通工程学院广西柳州545006

通过高精度的三坐标测量机(CMM)对数控加工的复杂曲面进行检测,能得到曲面上的几何偏差分布。复杂曲面的几何偏差本质上属于空间数据,采用空间统计法进行研究分析曲面几何偏差的空间自相关性,并且采用热点分析(Getis-Ord Gi*)方法计算... 详细信息

通过高精度的三坐标测量机(CMM)对数控加工的复杂曲面进行检测,能得到曲面上的几何偏差分布。复杂曲面的几何偏差本质上属于空间数据,采用空间统计法进行研究分析曲面几何偏差的空间自相关性,并且采用热点分析(Getis-Ord Gi*)方法计算得到几何偏差的热点区域和冷点区域。对数控加工的复杂曲面检测获取529个点和1024个点两组几何偏差数据,结果表明两组数据反映的曲面上的几何偏差空间自相关性都为正相关;划分几何偏差热点和冷点区域的范围与测点数量有关。对数控加工的复杂曲面的几何偏差进行数据分析,将有助于对其加工质量进行分析,从而为进一步提高加工质量提供依据。

关键词：复杂曲面几何偏差空间统计分析热点分析

考虑几何偏差及重力影响的单层网壳冲击相似律研究

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振动与冲击 2018年第3期37卷 230-236页

作者：钟渝楷姜正荣姚小虎石开荣罗斌华南理工大学建筑设计研究院广州510640 华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640 东南大学土木工程学院南京211189

根据Π定律,在考虑应变率效应的基础上,分别推导了考虑几何偏差和重力影响的相似律表达式。根据已有文献的试验模型,采用非线性有限元软件LS-DYNA建立数值模型进行对比,验证有限元分析方法的可靠性。在此基础上,分别考虑几何偏差和同时... 详细信息

根据Π定律,在考虑应变率效应的基础上,分别推导了考虑几何偏差和重力影响的相似律表达式。根据已有文献的试验模型,采用非线性有限元软件LS-DYNA建立数值模型进行对比,验证有限元分析方法的可靠性。在此基础上,分别考虑几何偏差和同时考虑几何偏差及重力的影响,建立分析模型对相似关系进行验证,并将计算结果与未修正模型进行对比。研究表明:当考虑几何偏差或同时考虑几何偏差及重力影响时,修正模型均能获得满足相似关系的结果,并较好地预测原型的动态响应,具有较高的精度;而未修正模型预测结果与原型误差很大,不能用于工程实践。

关键词：相似律单层网壳几何偏差重力

几何偏差下螺栓预紧力和残余扭矩形成机理的研究

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几何偏差下螺栓预紧力和残余扭矩形成机理的研究

作者：陈德安大连理工大学

学位级别：硕士

航空发动机中复杂的转子结构广泛使用螺栓进行紧固,螺栓节点的预应力和预变形是保证整机稳定性和可靠性的关键输入参数,其主要通过拧紧螺母转化为螺栓预拉伸实现。由于螺栓节点是一个复杂的多接触系统,接触面的加工误差将不可避免地扩... 详细信息

航空发动机中复杂的转子结构广泛使用螺栓进行紧固,螺栓节点的预应力和预变形是保证整机稳定性和可靠性的关键输入参数,其主要通过拧紧螺母转化为螺栓预拉伸实现。由于螺栓节点是一个复杂的多接触系统,接触面的加工误差将不可避免地扩大预紧力离散,若缺乏相应机理研究,不仅会导致整机震动超差,也使得发动机的减重优化因缺乏指导而难以推进。此外,螺栓拧紧完成后残余扭矩的形成机理至今缺乏理论依据,导致紧固性能预测存在缺陷,留下严重安全隐患。针对上述问题,本文将几何偏差引入螺栓预紧力和残余扭矩形成的分析之中,得出了给定几何公差内两者的偏差范围,并补充分析了残余扭矩在服役工况下的变化规律。首先,本文针对拧紧加载过程中的扭矩-预紧力关系,通过非平行端面、螺纹螺距和牙型角等几何偏差对接触应力分布的影响,分析了各接触面摩擦半径和分解扭矩变化,得出了几何偏差对预紧力偏差的影响机理。为模拟几何偏差下螺栓节点的拧紧过程,建立了参数化有限元模型,通过三维真实螺纹拧紧仿真,分析了几何偏差下螺栓的拧紧过程,并通过拧紧实验验证了所建模型对预紧力仿真的精度。在上述工作的基础上,本文继续研究了加载撤销后螺栓残余扭矩的形成机理,通过节点分解扭矩和扭转刚度的变化规律,分析了几何偏差对螺栓残余扭矩的影响机理。然后,通过有限元仿真得出了几何偏差和非几何偏差参数对残余扭矩的影响规律,并通过拧紧实验证了模型对残余扭矩仿真的精度。为进一步研究螺栓残余扭矩在服役工况下的变化,本文提出了受剪工况下转子法兰非均匀变形的假设,分析了螺栓残余扭矩变化与法兰变形的关系,并通过有限元仿真得出了螺栓位置、螺栓个数和法兰几何参数对螺栓残余扭矩变化的影响。在单轴拉伸实验中,通过盘面变形测试验证了仿真模型的计算精度。本文将接触面的几何偏差引入了螺栓预紧力和残余扭矩形成机理的分析之中,完善了对装配工艺误差机理的认知,为针对几何偏差的影响主动设计工艺以提高装配精度提供了指导。本文的研究过程也涉及螺栓节点内应力和接触状态的变化规律,也为后续在几何偏差下研究螺栓组装配工艺和螺栓服役性能退化的工作提供了理论依据。

关键词：航空紧固件单螺栓拧紧工艺几何偏差非线性接触有限元仿真螺栓残余扭矩

整级环境下涡轮叶片型面加工几何偏差影响的不确定性分析

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推进技术 2022年第3期43卷 104-111页

作者：王小京邹正平北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

加工等过程中产生的几何偏差会导致涡轮叶片气动性能及工作状态发生显著变化,对该影响的准确评估与合理分析具有重要意义。本文提出了一种考虑三维型面几何偏差对气动性能影响的不确定性计算分析方法,包括随机叶型几何建模、不确定性量... 详细信息

加工等过程中产生的几何偏差会导致涡轮叶片气动性能及工作状态发生显著变化,对该影响的准确评估与合理分析具有重要意义。本文提出了一种考虑三维型面几何偏差对气动性能影响的不确定性计算分析方法,包括随机叶型几何建模、不确定性量化计算和敏感性分析等,并结合某一单级高压涡轮进行分析。基于随机过程理论和主成分分析法,参考现有叶片加工公差标准,并结合正态性假设,完成实际叶型几何的不确定性建模。选用基于多项式混沌展开的Kriging代理模型进行不确定性计算。结果表明,几何偏差对所研究涡轮的气动性能和工作状态存在较为显著的影响:相较设计值,实际等熵效率的标准差为0.33%,下3%分位值减小0.65%;实际质量流量和膨胀比的相对标准差分别为1.24%和0.19%,下3%分位值分别相对减小2.37%和0.37%,上3%分位值分别相对增加2.38%和0.36%。采用Spearman秩相关性分析法进行敏感性分析。结果表明,对于所研究的单级涡轮,不同几何参数间存在较大的相关性;导叶几何偏差的影响明显大于动叶;导叶尾缘区域几何对气动性能影响较为显著,该区域的加工偏差应严格控制。

关键词：涡轮叶片几何偏差气动性能叶型建模不确定性量化分析

基于新一代GPS的产品几何偏差评定系统开发

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基于新一代GPS的产品几何偏差评定系统开发

作者：刘振涛北京工业大学

学位级别：硕士

一个完美的产品生命周期是由产品设计开始的。根据产品的功能要求，设计者设计出了能够完成相应功能的零件组成的产品。产品设计是在理想条件下所完成的，但是在现实条件下，由于存在各种不确定度，根本不可能存在理想环境，这就导致产... 详细信息

一个完美的产品生命周期是由产品设计开始的。根据产品的功能要求，设计者设计出了能够完成相应功能的零件组成的产品。产品设计是在理想条件下所完成的，但是在现实条件下，由于存在各种不确定度，根本不可能存在理想环境，这就导致产品在加工至成品的过程中每一步都会产生偏差。产品生产出来后，要判断生产出来的产品是否满足公差要求，就是我所做的工作即产品几何偏差的评定。每种需要评定的偏差都对应于一种产品公差。本文结合国家自然科学基金项目“面向产品功能的三维公差设计与优化方法研究（项目编号：51005002）”，就产品的几何偏差评定项目展开研究，提出了各种几何偏差的评定算法，并运用Visual C++开发出几何偏差评定系统。论文首先总结了现行几何偏差评定方面的研究，主要是形状偏差方面的研究，并对产品几何技术规范(Geometrical Product Specification，GPS)的相关发展状态进行了详细的分析。总结了基于新一代GPS的几何偏差评定的研究意义。要评定产品的几何偏差，首先要建立合适的参照基准或基准体系，而建立理想的基准或基准体系就必须运用拟合方法对实际基准元素进行拟合，所以就首先研究了各种几何元素的各种拟合方法，主要是最小二乘法和最小区域法。然后详细研究了各种基准和基准体系的建立原理和建立方法。然后以前面所研究为基础详细研究了各种几何偏差的评定算法，包括平面度偏差、直线度偏差、圆度偏差、圆柱度偏差等形状偏差和平行度偏差、垂直度偏差、倾斜度偏差、位置度偏差等位置偏差，并且按照几何元素状态和评定方法的不同将评定项目进行了更加详细的分类，并对每个类别的几何偏差评定算法进行了设计。最后开发了基于新一代GPS的几何偏差评定系统。Visual C++为程序设计语言，以MFC和OpenGL为工具进行系统软件的开发，并以运用最小二乘法评定给定平面内直线度偏差为例介绍了本系统软件的使用方法，验证了前面所设计评定算法的可行性。

关键词：几何偏差 GPS 拟合 Visual C++ 软件

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非可展直纹面侧铣刀具插补轨迹优化方法

制造业自动化 2023年第9期45卷 148-152页

作者：桂昊张立强杨青平曹珍珍上汽大众汽车有限公司预批量中心上海201620 上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 成都永峰科技有限公司研发部成都610511

针对圆柱刀侧铣加工非可展直纹面的刀路规划问题,将刀具线性插补轨迹与理论轨迹面之间的几何偏差考虑到刀位优化中。首先从设计曲面的两条引导线偏置并离散成初始刀位,提出网格法构建刀位点处的误差函数,运用动点寻优的方法优化初始刀... 详细信息

针对圆柱刀侧铣加工非可展直纹面的刀路规划问题,将刀具线性插补轨迹与理论轨迹面之间的几何偏差考虑到刀位优化中。首先从设计曲面的两条引导线偏置并离散成初始刀位,提出网格法构建刀位点处的误差函数,运用动点寻优的方法优化初始刀位的刀轴矢量。在此基础上,构建了插补轨迹面与理论刀具轨迹面之间的几何偏差分布模型,调整刀位点以减小相邻刀位间的几何偏差,在无需增加刀位点的情况下使刀具插补轨迹面逼近理论刀轴面。实验结果表明,优化后的加工曲面误差波动范围减小,最大误差值降低了35.78%。

关键词：侧铣插补轨迹刀轴矢量几何偏差

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低速模拟在叶型加工偏差影响研究的应用

工程热物理学报 2018年第7期39卷 1436-1446页

作者：于贤君庞健刘宝杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国防重点实验室北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

加工偏差会使得叶型实际型面偏离理论设计型面,导致叶型的气动性能与理论结果相偏离。由于高速叶型尺寸小、来流马赫数高,不利于几何偏差的精确复现和精细化实验测量,提出了采用低速模拟的方法进行几何偏差影响研究的新方法。在低速模... 详细信息

加工偏差会使得叶型实际型面偏离理论设计型面,导致叶型的气动性能与理论结果相偏离。由于高速叶型尺寸小、来流马赫数高,不利于几何偏差的精确复现和精细化实验测量,提出了采用低速模拟的方法进行几何偏差影响研究的新方法。在低速模拟技术的基础上,叠加从实际叶型中提取的四中典型偏差模态,通过数值模拟研究方法,对比研究了不同偏差模态在高速原型和低速模拟大尺寸叶型上对叶型气动性能影响的机理,验证了采用低速模拟技术研究加工偏差影响的可靠性。同时,通过数值模拟分析不同偏差形式对叶型气动特性和叶表附面层发展规律的影响,探讨了不同加工偏差模态的影响机理。

关键词：亚音叶型低速模拟几何偏差平面叶栅实验

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车钩箱位置误差对重载机车动态性能的影响

西南交通大学学报 2016年第6期51卷 1041-1046页

作者：王开云张瑞陈再刚史智勇西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为了探明车钩箱中心线相对车底架中心线存在横向偏差及对制动时机车动态性能的影响规律，测量了八轴机车底架几何参数．测试结果发现，车钩箱偏离车底架中心线范围约5～10mm．根据测量结果，考虑国内重载机车常用的车钩缓冲器装置的结... 详细信息

为了探明车钩箱中心线相对车底架中心线存在横向偏差及对制动时机车动态性能的影响规律，测量了八轴机车底架几何参数．测试结果发现，车钩箱偏离车底架中心线范围约5～10mm．根据测量结果，考虑国内重载机车常用的车钩缓冲器装置的结构特点，建立了具有时变弧面接触特性的钩缓动力学模型和由2台八轴机车组成的列车动力学模型．在此基础上分析了不同横向偏差的车钩摆角、车体横向错位以及机车行车安全性．研究结果表明：在厂线试验条件下，若车钩箱偏离中心线距离越大，制动后车钩摆角与车体横向错位增大，行车安全性越差．为保证行车安全性，车钩箱偏离距离应不超过9mm．

关键词：重载机车动态性能几何偏差钩缓系统