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基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控

焊接学报 2024年第4期45卷 7-12,I0003页

作者：肖珺葛欣雨盖胜男陈树君盛卫星陈少君北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100190

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成... 详细信息

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控.

关键词：摆动激光扫描熔化极气体保护焊熔池流动焊缝成形

2A14铝合金构件淬火过程的数值模拟及试验验证

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金属热处理 2024年第4期49卷 223-228页

作者：邓肖峰杨宇辰石伟北京卫星制造厂有限公司北京100080 清华大学机械工程系北京100084

为了预测2A14铝合金大型构件淬火后的残余应力与变形,采用热膨胀试验、高温拉伸试验和材料计算方法,建立了2A14铝合金淬火过程材料模型。基于在线测量2A14铝合金淬火过程的温度变化数据和XRD测量淬火后的残余应力数值,通过反传热法计算... 详细信息

为了预测2A14铝合金大型构件淬火后的残余应力与变形,采用热膨胀试验、高温拉伸试验和材料计算方法,建立了2A14铝合金淬火过程材料模型。基于在线测量2A14铝合金淬火过程的温度变化数据和XRD测量淬火后的残余应力数值,通过反传热法计算了C形环试样淬火过程的表面换热系数,并通过模拟计算了C形环试样淬火过程的温度、应力和开口距离变化。结果表明,淬火后C形环开口距离增加量的仿真计算结果为0.1158 mm,实际测量结果为0.1657 mm。仿真计算结果与实测结果吻合。

关键词：淬火反传热计算残余应力 2A14铝合金

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机匣类工件五轴铣削工艺系统的刚度建模技术

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1435-1444页

作者：赵彤卞鹏锡王永飞张毅博清华大学机械工程系北京100084 北京动力机械研究所北京100074

为了探究机匣类工件五轴铣削工艺系统因刚度不足引起的加工振动问题,该文针对KMC600SU机床、刀具、薄壁类零件及其夹具组成的整体工艺系统进行了建模分析。首先通过有限元分析和锤击实验,确定了工件和刀具部分的动刚度特征和测量方式;... 详细信息

为了探究机匣类工件五轴铣削工艺系统因刚度不足引起的加工振动问题,该文针对KMC600SU机床、刀具、薄壁类零件及其夹具组成的整体工艺系统进行了建模分析。首先通过有限元分析和锤击实验,确定了工件和刀具部分的动刚度特征和测量方式;然后基于悬挂式电磁激振器的机床动刚度测量装置和XGBoost模型,建立了包含五轴数控机床位姿信息的机床动刚度模型,并通过有限元仿真建立了刀具、零件及夹具的动刚度模型;接着利用刚度串联理论和坐标变换完成对整体工艺系统的动刚度建模。在此基础上,建立一种可以通过铣削实验测量工艺系统动刚度的XGBoost模型,以获取新的工艺系统动刚度数据;最后采用自适应等弦高欠采样算法对已有的工艺系统动刚度模型进行校准和迭代。结果表明该文建立的工艺系统动刚度模型的误差率满足3σ原则。

关键词：工艺系统机床动刚度建模机器学习

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基于SiCp/Al复合材料的铣削力研究

现代机械 2024年第5期 34-41页

作者：张贤让唐照芳北京航天控制仪器研究所北京兴华机械厂有限公司

建立了铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)的本构方程以及铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)的铣削力理论模型。通过实验探究切削参数对切削力的影响。研究表明：随着进给量、进给速度的增大，切削力也相应增大；随着主轴转速的升高，切削力有减小... 详细信息

建立了铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)的本构方程以及铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)的铣削力理论模型。通过实验探究切削参数对切削力的影响。研究表明：随着进给量、进给速度的增大，切削力也相应增大；随着主轴转速的升高，切削力有减小的趋势。

关键词：铝基碳化硅复合材料铣削力切削加工铣削

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超燃冲压发动机研究回顾与展望

航空学报 2024年第5期45卷 218-244页

作者：刘小勇王明福刘建文任鑫张轩北京动力机械研究所北京100074

自20世纪50年代以来,航空航天领域把超燃冲压发动机作为高超声速推进系统的一种追求目标,在理论和技术方面矢志不渝地开展了大量研究工作。21世纪初,美国取得了一系列接近实际应用的技术突破,将超燃冲压发动机技术的研究和应用推动至新... 详细信息

自20世纪50年代以来,航空航天领域把超燃冲压发动机作为高超声速推进系统的一种追求目标,在理论和技术方面矢志不渝地开展了大量研究工作。21世纪初,美国取得了一系列接近实际应用的技术突破,将超燃冲压发动机技术的研究和应用推动至新阶段。简述了超燃冲压发动机工作原理,论述了双模态工作过程、高超声速压缩流动、超声速燃烧、超高温结构与热防护、地面试验与数值模拟等关键技术的难点和新进展,并针对超燃冲压发动机宽速域、可重复和更高马赫数等当前重点技术发展方向,阐述了认识和建议。

关键词：超燃冲压发动机超声速燃烧超高温结构再生冷却高超声速

膜片式微通道预冷器换热微细管束振动分析与可靠性评价方法

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中国机械工程 2024年第5期35卷 869-876,885页

作者：王正马同玲王博文顾美丹北京动力机械研究所北京100074

针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共... 详细信息

针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共振模式的预冷器换热微细管束振动可靠性评价模型,揭示预冷器换热微细管振动可靠度的变化规律。研究结果表明,预冷器换热微细管的固有振动频率与换热微细管外径、壁厚、相邻支撑间隔板之间跨度以及材料特性等参数密切相关,其振型具有正弦函数的特征;预冷器换热微细管在高速气流冲击作用下存在旋涡脱落激振、紊流抖振、弹性激振等共振模式;预冷器换热微细管振动可靠度随外侧被冷却工质流速的增大呈现出先降低后提高并趋近于某一数值的变化规律;为防止预冷器换热微细管发生共振损坏,在结构设计中要充分结合工作剖面、流动换热特性等,合理设计换热微细管束结构参数。

关键词：预冷吸气式组合发动机预冷器换热微细管束振动分析可靠性评价

激光加工碳纤维增强复合材料及其在航空航天领域应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 1-22页

作者：李欣宋绮梦张学强王少乾张开虎北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造实验室北京100081 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一。为满足制造装备的要求,需对一体成型的CFRP构件进行二次加工,然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一。为满足制造装备的要求,需对一体成型的CFRP构件进行二次加工,然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分层、毛刺、热影响区较大等缺陷。概述了CFRP各种加工方法的研究进展,对比分析了CFRP不同加工方法的优缺点,从方法、工艺及机理层面介绍了激光加工CFRP的研究现状,总结了CFRP在航空航天领域中的应用,分析讨论了CFRP激光加工当前面临的挑战和今后的研究重点。

关键词：激光技术碳纤维增强复合材料加工工艺超快激光航空航天

基于声发射和GA-BP神经网络的铣削SiCp/Al表面粗糙度预测

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软件工程 2024年第4期27卷 6-12页

作者：蒋厚伟陈宗玉刘德亮柳苏洋上海理工大学上海200082 北京兴华机械厂有限公司北京102600

为满足航天航空、电子封装、光学精密仪器等领域对工件加工质量的高要求,针对提高中高体积分数铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)铣削表面粗糙度的声发射智能在线监测精度的问题,通过小波包技术对铣削声发射信号进行分解,对分解后的特征值与... 详细信息

为满足航天航空、电子封装、光学精密仪器等领域对工件加工质量的高要求,针对提高中高体积分数铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al)铣削表面粗糙度的声发射智能在线监测精度的问题,通过小波包技术对铣削声发射信号进行分解,对分解后的特征值与表面粗糙度进行相关性分析,确定了最相关频段为375~406.25 kHz,筛选出相关特征矩阵,并利用GA-BP(Genetic Algorithm-Back Propagation)神经网络进行训练。研究结果表明,该方法能够实现对45%SiCp/Al铣削表面粗糙度的较小预测误差,通过成功构建的声发射预测模型,将平均预测误差控制在0.050 4左右,相比未经特征提取的BP神经网络模型,该方法的平均预测误差减小了0.072 8,为工程实践提供了可行且有效的方法。

关键词： SiCp/Al 铣削声发射小波包分解相关性分析 GA-BP神经网络

基于线结构光的大型构件表面尺寸加工质量检测方法

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北京理工大学学报 2024年第7期44卷 701-711页

作者：刘少丽杜浩浩何楠黄嘉淳戚慧志北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063000 北京卫星制造厂有限公司北京100094 上海航天精密机械研究所上海201600

针对大型构件表面尺寸加工质量的高精度三维检测的需求,设计了一套主动式线结构光旋转扫描检测系统.采用相机主动式旋转扫描,适用于不方便移动且跨距大、特征多的大型构件检测.提出了一种新的系统旋转中心快速标定的方法,仅需标靶上一... 详细信息

针对大型构件表面尺寸加工质量的高精度三维检测的需求,设计了一套主动式线结构光旋转扫描检测系统.采用相机主动式旋转扫描,适用于不方便移动且跨距大、特征多的大型构件检测.提出了一种新的系统旋转中心快速标定的方法,仅需标靶上一点即可完成标定,适合大型构件检测的现场快速标定.加入编码机构,可根据被测物的特征变化动态调整扫描速度,提高了系统检测效率和通用性.所有元器件均可单独调用,保证了系统的可扩展性.改善了扫描时的串口逻辑,进一步提高了三维点云的密度.实验结果表明,本系统对标准物体的最大偏差为0.0310 mm,标准差最大为0.0150 mm,对大型构件实物的检测误差在0.05 mm以内,满足大型构件表面特征加工质量的高精度三维检测需求.

关键词：大型构件表面特征检测标定误差检验线结构光旋转扫描