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基于误差分布图的五轴在机测量路径优化方法

航空学报 2024年第13期45卷 229-241页

作者：郭彦亨万能庄其鑫刘博李欣欣王道西北工业大学机电学院西安710072 中国航发南方工业有限公司株洲412002

五轴在机测量中,测量路径规划同时决定标定效率、测量效率和机床定位误差影响下的测量精度。为了获得兼顾测量精度与效率的最优测量工艺,提出了一种基于误差分布图的在机测量路径优化方法。首先,根据干涉检查结果构建各待测点的测量可... 详细信息

五轴在机测量中,测量路径规划同时决定标定效率、测量效率和机床定位误差影响下的测量精度。为了获得兼顾测量精度与效率的最优测量工艺,提出了一种基于误差分布图的在机测量路径优化方法。首先,根据干涉检查结果构建各待测点的测量可行图。接着,利用定位误差影响模型预测可行图内的测量误差分布。为满足在机测量精度和效率最优,以测量误差作为精度优化目标,结合测量路径长度和标定点数量构建效率优化目标,建立多目标优化模型。基于NSGA-Ⅱ求解模型,优化测量路径。最后,以离心式叶轮为例进行验证,采用此方法不仅能减少红宝石触碰点和测量路径长度以提高效率,同时还能精确补偿预行程误差并减少引入的机床定位误差影响以提升测量精度,实验结果表明该优化方法使标定时间减少55.28%,测量时间减少10.2%,同时平均测量误差减少26.7%,说明该方法具有良好的可行性。

关键词：在机测量测量可行图测量误差预行程误差路径规划

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航空发动机零件环保无氰镀铜工艺

电镀与涂饰 2024年第5期43卷 8-13页

作者：李振朱亦晨冯小珍王欣王国奇中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002

[目的]寻求适用于航空发动机的无氰镀铜工艺,适应绿色环保的发展需求。[方法]从阴极电流效率、深镀能力、均镀能力和沉积速率几个方面对比分析了无氰镀铜溶液和氰化物镀铜溶液的性能,并通过比较镀层外观、结合力、防渗性能和氢脆性,验... 详细信息

[目的]寻求适用于航空发动机的无氰镀铜工艺,适应绿色环保的发展需求。[方法]从阴极电流效率、深镀能力、均镀能力和沉积速率几个方面对比分析了无氰镀铜溶液和氰化物镀铜溶液的性能,并通过比较镀层外观、结合力、防渗性能和氢脆性,验证了无氰镀铜层的优越性能。[结果]无氰镀铜溶液的上述性能都与氰化物镀铜溶液相当,所得Cu镀层的各项性能均满足航空标准HB/Z 5069–2011的要求。[结论]本研究的无氰镀铜工艺可替代氰化物镀铜工艺,可用于航空发动机零件制造。

关键词：航空发动机无氰镀铜镀液性能镀层性能

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基于深度学习的镍基高温合金叶片磨削烧伤识别研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 99-104页

作者：刘超刘成王虎陈亮梁晓艳金滩中国航发南方工业有限公司湖南株洲412001 湖南南方通用航空发动机有限公司湖南株洲412001 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

针对目视检查镍基高温合金叶片磨削烧伤时易出现误检、漏检等问题,提出一种基于深度学习的镍基高温合金叶片磨削烧伤识别分类模型(Tenon Grinding Burn Net,TenonG-BNet).以K4125镍基高温合金叶片为研究对象,通过磨削烧伤试验和试件组... 详细信息

针对目视检查镍基高温合金叶片磨削烧伤时易出现误检、漏检等问题,提出一种基于深度学习的镍基高温合金叶片磨削烧伤识别分类模型(Tenon Grinding Burn Net,TenonG-BNet).以K4125镍基高温合金叶片为研究对象,通过磨削烧伤试验和试件组织检测获得不同烧伤程度的叶片榫齿磨削烧伤分级标准和对应的图片集;将ODConv动态卷积融合Inception V2模块和Coordinate Attention注意力机制,保证模型轻量化的同时提高模型的特征提取能力;使用全连接层进行识别分类.结果表明,与其他4个经典分类模型相比,TenonGBNet在具有较小的模型复杂度和参数量的同时保持了96.50%的平均分类准确率,且各烧伤等级的分类准确率均超过95%.

关键词：深度学习镍基合金磨削烧伤图像识别

基于代数调制的中点箝位型三电平变换器共模电压抑制策略

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电源学报 2024年

作者：熊文静朱欣林建亨粟梅李鼎文张明中国航发南方工业有限公司中南大学自动化学院

功率变换器采用脉宽调制时产生的高共模电压会使电机轴电压过高，进而导致高频高幅值轴电流破坏电机绝缘、增加电磁干扰等。为减小中点箝位型三电平变换器的共模电压，文中提出了基于代数调制框架的共模电压抑制策略：首先将占空比的确... 详细信息

功率变换器采用脉宽调制时产生的高共模电压会使电机轴电压过高，进而导致高频高幅值轴电流破坏电机绝缘、增加电磁干扰等。为减小中点箝位型三电平变换器的共模电压，文中提出了基于代数调制框架的共模电压抑制策略：首先将占空比的确定问题转化为非齐次线性方程组的求解问题；然后，合理地选择调制自由度以实现中点电压平衡控制的目标；其次，根据占空比约束，选择偏置量获取最终占空比；最后，使中间相开关采用反相载波得到新的开关状态组合，实现降低共模电压的目的。所提调制策略无需额外的控制器，实现简单，在保证中点箝位型三电平变换器的中点电压具有良好平衡特性的前提下，可将共模电压降低至直流侧电压的六分之一范围内。实验结果验证了所提调制策略的有效性和可行性。

关键词：中点箝位型三电平变换器代数调制共模电压中点电压平衡

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高通流三外涵变循环发动机建模技术研究

推进技术 2024年第8期45卷 35-43页

作者：张煜华袁伟邹涛于兵南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 中国航发南方工业有限公司光电科技分公司湖南株洲412002

高通流三外涵变循环发动机是航空发动机及燃气轮机基础科学中心提出的一种新的发动机概念构型。本文搭建了发动机部件级模型,采用了考虑容积效应的动态模型建模方法对发动机主要容腔进行建模。为保证建模的精度,考虑了第二外涵道中换热... 详细信息

高通流三外涵变循环发动机是航空发动机及燃气轮机基础科学中心提出的一种新的发动机概念构型。本文搭建了发动机部件级模型,采用了考虑容积效应的动态模型建模方法对发动机主要容腔进行建模。为保证建模的精度,考虑了第二外涵道中换热器与气体的动态换热,同时用总压恢复系数代替动量守恒方程,提升了模型计算的实时性。针对发动机在高空设计点情况下较高的涡轮前温度,引入了涡轮叶片的气膜冷却模型。仿真结果表明,经换热器换热后的高质量冷气可使涡轮的平均温降达到121 K;对比考虑容积效应的建模方法,传统建模方法在发动机过渡态的建模误差达到了17.1%。若要研究发动机的过渡态过程,容积效应一般不可忽略。

关键词：变循环发动机容积效应气膜冷却换热器动态模型

面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工技术研究

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航空制造技术 2024年第4期67卷 104-109,117页

作者：陈帅陈志同刘超柴晋峰刘成北京航空航天大学北京100191 中国航发南方工业有限公司株洲412002

整体叶盘由多个叶片呈圆周阵列布置在轮毂上,由于叶身型面为弱刚性零件,精加工时刀具磨损、颤振及让刀变形较为严重,影响了加工质量的进一步提高。提出一种面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工工艺,叶片型面采用磨削加工工艺,叶根... 详细信息

整体叶盘由多个叶片呈圆周阵列布置在轮毂上,由于叶身型面为弱刚性零件,精加工时刀具磨损、颤振及让刀变形较为严重,影响了加工质量的进一步提高。提出一种面向全型面精加工的整体叶盘铣磨组合加工工艺,叶片型面采用磨削加工工艺,叶根、流道区域采用铣削加工工艺,通过控制磨削与铣削刀轨重叠区域的接刀误差实现叶盘全型面加工。试验结果表明,铣磨组合加工工艺表现出较好的加工质量,接刀误差控制在0.01 mm以内,轮廓误差小于0.04 mm,并通过加工试验验证了多主轴阵列加工的可行性,在保证加工质量的同时可大幅度提升加工效率。

关键词：整体叶盘全型面加工磨削加工铣削加工多主轴

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W元素在新型镍基粉末高温合金中的强化作用

材料导报 2024年第15期38卷 50-55页

作者：贾建罗俊鹏张浩鹏闫婷侯琼张义文钢铁研究总院有限公司高温材料研究所北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002

通过真空感应熔炼(VIM)棒料+电极感应熔炼氩气雾化(EIGA)制粉+热等静压(HIP)成形+热处理(HT)工艺制备三种W含量(质量分数4.1%、6.1%和8.1%)的新型镍基粉末高温合金实验锭坯。以此锭坯为对象,结合金属材料相图计算及材料性能模拟软件JMat... 详细信息

通过真空感应熔炼(VIM)棒料+电极感应熔炼氩气雾化(EIGA)制粉+热等静压(HIP)成形+热处理(HT)工艺制备三种W含量(质量分数4.1%、6.1%和8.1%)的新型镍基粉末高温合金实验锭坯。以此锭坯为对象,结合金属材料相图计算及材料性能模拟软件JMatPro 6.5计算,利用SEM、EBSD和XRD分析W含量对热处理态锭坯显微组织(如晶粒尺寸、退火孪晶、γ′强化相及错配度)的影响,测试分析不同温度下合金的拉伸性能,通过经验公式量化分析各强化机制对合金室温屈服强度的贡献情况。结果表明,随着W含量增加,γ基体层错能明显降低,热处理态退火孪晶界Σ3数量增多;W促使晶内一次γ′强化相由立方状加速粗化为固态枝晶状,对γ′总量和二次、三次γ′的影响不大;W进入γ基体产生晶格畸变的程度大于γ′强化相,使得γ′/γ错配度呈下降趋势;W有助于提高室温和650~800℃拉伸强度,但略微降低塑性;W主要起固溶强化、γ/γ′共格应变强化和晶界强化作用,其中固溶强化贡献相对最低,固溶强化时以强化γ基体为主,γ基体固溶强化和γ/γ′共格应变强化效果随W含量增加而减弱,W含量为6.1%时晶界强化效果最大;固溶强化、γ/γ′共格应变强化和晶界强化贡献值总和不足室温屈服强度实测值的50%,合金以γ′相沉淀强化为主,测试值和计算值较为吻合。

关键词：粉末高温合金退火孪晶错配度层错能固溶强化共格应变强化晶界强化沉淀强化

ZL114A铝合金本构关系与失效准则参数的确定

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爆炸与冲击 2024年第1期44卷 86-105页

作者：谭毅杨书仪孙要兵郭小军湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

针对航空发动机机匣材料ZL114A铝合金,构建描述该材料在较大温度范围下大变形及失效行为的材料模型。通过万能试验机及分离式霍普金森压杆试验装置测试ZL114A铝合金在常温准静态、高温和高应变率下的力学性能,分析温度和应变率对材料流... 详细信息

针对航空发动机机匣材料ZL114A铝合金,构建描述该材料在较大温度范围下大变形及失效行为的材料模型。通过万能试验机及分离式霍普金森压杆试验装置测试ZL114A铝合金在常温准静态、高温和高应变率下的力学性能,分析温度和应变率对材料流动应力的影响。采用有限元程序和优化算法反求25~375℃内材料的硬化参数,结合高应变率(1310~5964 s^(-1))下材料的动态行为关系,构建包含塑性应变、温度及应变率的经验型本构模型。开展缺口拉伸、缺口压缩等试验并建立相对应的有限元模型,获取材料在不同应力三轴度下的失效应变,标定分段形式的Johnson-Cook(J-C)失效准则参数。通过不同温度下的平板侵彻试验和数值模拟验证失效准则及其参数的有效性。结果表明,ZL114A铝合金具有明显的应变硬化、温度软化及高应变率强化特性;具有应力饱和特征的Hockett-Sherby(HS)硬化模型较为准确地描述材料大变形下的力学行为;构建的材料本构关系可以描述ZL114A铝合金在大应变、宽温度、高应变率下的力学行为;分段形式的失效准则具有预测不同温度下材料失效行为的能力。

关键词： ZL114A铝合金本构关系反求失效准则侵彻

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复杂型腔电解加工成形规律分析及试验研究

航空制造技术 2024年第18期 46-53页

作者：杨柳柳王忠恒刘超赵建社南京航空航天大学江苏集萃精密制造研究院有限公司中国航发南方工业有限公司

电解加工适用于包含复杂型腔的难加工材料整体构件的高效加工，但复杂型腔电解加工时加工余量的分布需进一步深入研究。针对阴极曲面上各点法向与进给方向夹角不同时工件成形过程存在差异的问题，对阴极建立特定夹角处加工间隙的微分方... 详细信息

电解加工适用于包含复杂型腔的难加工材料整体构件的高效加工，但复杂型腔电解加工时加工余量的分布需进一步深入研究。针对阴极曲面上各点法向与进给方向夹角不同时工件成形过程存在差异的问题，对阴极建立特定夹角处加工间隙的微分方程，模拟不同法向与进给方向夹角，并采用规则形状阴极开展直流电解加工和脉冲振动耦合电解加工工艺对比试验，以优选合适的微分方程模拟复杂型腔在上述加工模式下的成形过程。研究成果已应用于闭式整体叶盘叶间流道的电解加工。

关键词：复杂型腔电解加工成形规律加工间隙数值分析整体叶盘