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强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 683-702页

作者：王煜烨周海涛李逸孙鑫杨力祥王世伟肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海航天技术研究院上海201109

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁... 详细信息

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况,并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类,同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法,包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等;最后,对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。

关键词：变形镁合金强度−塑性协同微观结构合金化

铣削工艺优化对镍基高温合金加工残余应力分布影响研究

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中国机械工程 2024年第4期35卷 624-635页

作者：张金阳许伟春王笑含江小辉高山上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天技术研究院上海201109 上海航天设备制造总厂有限公司上海200240

镍基高温合金加工残余应力分布状态对产品质量有显著影响,为实现对残余应力的控制,采用仿真与实验结合的方法,研究了工艺参数、刀具参数以及力-热耦合对镍基高温合金残余应力分布的影响。研究结果表明:切削深度的改变会同时影响径向和... 详细信息

镍基高温合金加工残余应力分布状态对产品质量有显著影响,为实现对残余应力的控制,采用仿真与实验结合的方法,研究了工艺参数、刀具参数以及力-热耦合对镍基高温合金残余应力分布的影响。研究结果表明:切削深度的改变会同时影响径向和切向的残余应力;每齿进给量的改变主要影响进给方向残余应力;当转速提高时,温度场作用变强,材料出现软化效应,铣削合力降低,热应力影响逐渐增强。采用参数组合配比的方法得到了最优的配比方案。发动机叶片零件加工实例表明,提出的基于参数优化配比的方法可有效控制镍基高温合金的加工残余应力。

关键词：镍基高温合金有限元残余应力工艺参数切削加工工艺

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Ti6Al4V/NiTi异质功能材料原位梯度增材成形与界面组织演化(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 196-206页

作者：高佳丽汪徐郝云波王志强赵凯上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

面向航天领域极端复杂工况,Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而,两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺,在... 详细信息

面向航天领域极端复杂工况,Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而,两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺,在富氧环境下开展了组分梯度过渡的Ti6Al4V/NiTi合金的原位制备,并在此基础上通过等能量密度成形法和基板热管理,实现了Ti6Al4V/NiTi异质材料的一体化沉积成形,分析了过渡区界面组织的演化规律。扫描电镜和能谱分析结果表明:经组分梯度优化后,梯度层界面之间呈良好的冶金结合;随着NiTi组分逐渐增加,从Ti6Al4V区到NiTi区,相组成演变为α-Ti+β-Ti→α-Ti+NiTi_(2)→NiTi_(2)→NiTi_(2)+NiTi→NiTi→NiTi+Ni3Ti。梯度过渡区的显微硬度从Ti6Al4V区的343 HV±13 HV变化到NiTi区的275 HV±10 HV,40%Ti6Al4V+60%NiTi区域由于NiTi_(2)强化相的析出而具有最高的硬度值,硬度值为576 HV±5 HV。

关键词：激光熔化沉积异质功能材料原位梯度增材制造界面组织等能量密度成形

基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究

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表面技术 2024年第8期53卷 145-155页

作者：毋宇超郭淼现郭维诚周金强上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表... 详细信息

目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置:当刀尖作用在SiC颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在SiC颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在SiC颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。SiC颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。

关键词： SiCp/Al复合材料高速直线电机切削仿真表面损伤去除机制表面质量

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基于PPO的自适应PID控制算法研究

系统仿真学报 2024年第6期36卷 1425-1432页

作者：周志勇莫非赵凯郝云波钱宇峰上海电机学院机械学院上海201306 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂,并模拟带有扰动的复杂控制环境,为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization,PPO)算法对传统PID控制算法进行改进,引入多... 详细信息

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂,并模拟带有扰动的复杂控制环境,为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization,PPO)算法对传统PID控制算法进行改进,引入多智能体思想,根据PID三个参数对控制系统的不同影响及六轴机械臂的特性,将三个参数分别作为不同的智能个体进行训练,实现多智能体自适应调整参数的新型多智能体自适应PID算法。仿真结果表明:该算法的训练收敛性优于MA-DDPG与MA-SAC算法,与传统PID算法的控制效果相比,在遇到扰动及振荡的情况下,能够更有效地抑制振荡,并具有更低的超调量和调整时间,控制过程更为平缓,有效提高了机械臂的控制精度,证明了该算法的鲁棒性及有效性。

关键词：强化学习近端优化算法自适应PID整定机械臂多智能体

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用于微纳卫星的灵巧对接机构设计

中国空间科学技术（中英文） 2024年第4期44卷 119-129页

作者：陶新勇康国华武俊峰胡苗苗杨正昊周绍辉南京航空航天大学航天学院南京210016 上海航天空间技术有限公司上海201109

要将微纳卫星拼接成超大型可变构航天器,其中微型高精度相对姿态重复可调的对接机构设计是关键环节。基于Stewart机构,设计了一种高精度的相对姿态重复可调对接机构。该机构针对对接锁定后相对姿态精密调节的问题,分析了对接机构调姿误... 详细信息

要将微纳卫星拼接成超大型可变构航天器,其中微型高精度相对姿态重复可调的对接机构设计是关键环节。基于Stewart机构,设计了一种高精度的相对姿态重复可调对接机构。该机构针对对接锁定后相对姿态精密调节的问题,分析了对接机构调姿误差传递机理,建立了调姿误差传递模型,仿真计算得出理论调姿精度。通过激光微距传感器与Stewart机构形成闭环控制系统,设计了调姿控制系统误差补偿算法,实现了相对位姿的高精度调节;建立了双模块相对姿态调节场景下的动力学模型,结合调姿运动轨迹分析了机构各个伸缩杆电机驱动力变化规律;仿真分析及实物调姿测试表明,对接机构质量仅为2.43 kg,包络球半径仅为10 cm,三轴姿态调节精度可达±0.02°,对接机构最大调姿负载为65 N,可以应用于微纳组合体航天器精确变构。

关键词：对接机构变构航天器相对姿态姿态调节微纳卫星

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基于改进鸡群优化算法运动学与改进鸡群优化-Elman神经网络非运动学的机器人误差标定

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信息与控制 2024年第3期53卷 315-328页

作者：江小辉孙翼飞郭维诚侯春杰任斐上海理工大学机械工程学院上海航天设备制造总厂有限公司

针对工业机器人末端定位误差标定问题，本文从机器人运动学与非运动学两个方面对机器人进行定位误差标定。针对机器人运动学方面，建立了运动学误差模型并提出一种改进CSO(chicken swarm optimization)算法对机器人进行几何参数误差辨... 详细信息

针对工业机器人末端定位误差标定问题，本文从机器人运动学与非运动学两个方面对机器人进行定位误差标定。针对机器人运动学方面，建立了运动学误差模型并提出一种改进CSO(chicken swarm optimization)算法对机器人进行几何参数误差辨识，通过对比LM(Levenberg-Marquardt)迭代算法与PSO(particle swarm optimization)算法验证本文所提出算法的效果，以IRB1200机器人为实验对象，通过APIT3激光跟踪仪采集误差数据，搭建了机器人误差标定实验平台进行实验。经实验测量，机器人末端平均定位误差由2.76 mm下降至1.45 mm,提升了47.5%;同时针对机器人非运动学方面，使用在运动学误差标定中提出的改进CSO算法优化了Elman神经网络的初始阈值与权重，并使用初始参数优化的Elman神经网络建立机器人末端位置误差与机器人关节角之间的映射关系，以预测训练完成的机器人立方体空间内的机器人位置误差，并对比了普通Elman神经网络的预测效果。经实验测量，机器人末端平均定位精度较标定前提升34.9%,验证了本文所提出神经网络的拟合预测效果。

关键词：工业机器人参数辨识 Elman神经网络鸡群优化算法

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空气涡轮起动机包容性试验方案设计分析

热力透平 2024年第3期53卷 170-174,203页

作者：孙震方泽辉赵君吉斌瞿明敏上海航空机械有限公司上海201300 浙江海骆航空科技有限公司湖州313200

空气涡轮起动机在设计过程中,需要进行包容性试验。试验前设计了转子转接段工装,并进行了强度校核。对壳体处理方案以及轮盘切割槽方案进行了分析,预制了涡轮转子切割槽,其径向长度为20.1 mm,周向角度为90°。采用触发线和振动超限2种... 详细信息

空气涡轮起动机在设计过程中,需要进行包容性试验。试验前设计了转子转接段工装,并进行了强度校核。对壳体处理方案以及轮盘切割槽方案进行了分析,预制了涡轮转子切割槽,其径向长度为20.1 mm,周向角度为90°。采用触发线和振动超限2种方式触发试验台停机,然后设置试验参数,在试验台上进行了包容性试验。结果表明转速为121060 r/min时,涡轮转子的轮盘可三等分破裂并逐渐向外甩出,同时包容环保持包容状态。试验结果验证了所提出的切割槽方案满足包容性试验要求。研究结果可以为空气涡轮起动机包容性试验方案的设计提供参考。

关键词：空气涡轮起动机涡轮转子轮盘包容性试验强度

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劣化切削液对铝合金表面腐蚀的行为研究

工具技术 2024年第7期58卷 24-30页

作者：彭陈元周瑞红程浩孙亮郭国强董耀华上海航天精密机械研究所上海神剑精密机械科技有限公司上海海事大学

针对航天运载、战术武器领域的铝合金产品表面腐蚀问题,对比铝合金在切削液原液与劣化液中的腐蚀行为,重点研究了切削液中微生物滋生对腐蚀行为的影响,并根据研究结果开展劣化切削液的除菌技术研究,对比紫外线(UV)、臭氧(O_(3))、UV/O_... 详细信息

针对航天运载、战术武器领域的铝合金产品表面腐蚀问题,对比铝合金在切削液原液与劣化液中的腐蚀行为,重点研究了切削液中微生物滋生对腐蚀行为的影响,并根据研究结果开展劣化切削液的除菌技术研究,对比紫外线(UV)、臭氧(O_(3))、UV/O_(2)以及UV/O_(3)四种劣化切削液除菌处理方法对切削液性能的恢复程度。应用能谱仪(EDS)、荧光显微镜与表面轮廓仪等工具,基于电化学方法观察铝合金材料表面微生物附着与腐蚀情况,对比研究了铝合金表面的腐蚀行为。结果表明,细菌微生物的大量繁殖是铝合金在劣化切削液中表面腐蚀的原因,通过对比发现,铝合金在含微生物的切削液试样中的腐蚀速度明显增高,在劣化切削液的四种除菌处理方法中,UV/O_(2)处理效果最佳,处理3h后的切削废液中24h后铝合金表面基本无腐蚀。

关键词：铝合金腐蚀切削液劣化微生物繁殖切削液除菌