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空气弹簧隔振器样机垂向刚度特性建模与实验

液压与气动 2024年第9期48卷 89-97页

作者：杜畅付永领北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

空气弹簧隔振器被广泛用于精密仪器和生产设备隔振,其刚度-重力平衡点位置关系,即刚度特性是分析其与其他新兴隔振技术相互作用的重要依据。依据理想气体状态方程建立了某型空气弹簧隔振器样机的垂向刚度特性模型。综合整机振动实验结... 详细信息

空气弹簧隔振器被广泛用于精密仪器和生产设备隔振,其刚度-重力平衡点位置关系,即刚度特性是分析其与其他新兴隔振技术相互作用的重要依据。依据理想气体状态方程建立了某型空气弹簧隔振器样机的垂向刚度特性模型。综合整机振动实验结果与密封橡胶膜的刚度特性测量结果,间接测量了实物样机中空气弹簧的刚度特性。基于实验数据修正了模型,采用幂多项式拟合了气室体积-重力平衡点位置改变量的非线性曲线。减少了模型的刚度计算误差,为后续技术改造奠定了基础。

关键词：空气弹簧隔振器刚度特性非线性曲线拟合

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扩散连接TC4钛合金热变形特性及建模

锻压技术 2024年第7期49卷 264-272页

作者：蔡钟满陈家瑞李勇李晓星北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

在变形温度为750~850℃、应变速率为0.0001~0.1 s^(-1)条件下,对扩散连接TC4钛合金试样进行热拉伸试验,获取了应力-应变曲线,研究了扩散连接TC4钛合金试样的热拉伸变形行为及其机理。此外,建立了面向扩散连接TC4钛合金的基于内变量的统... 详细信息

在变形温度为750~850℃、应变速率为0.0001~0.1 s^(-1)条件下,对扩散连接TC4钛合金试样进行热拉伸试验,获取了应力-应变曲线,研究了扩散连接TC4钛合金试样的热拉伸变形行为及其机理。此外,建立了面向扩散连接TC4钛合金的基于内变量的统一本构模型,该模型能够描述扩散连接TC4钛合金相变、位错密度、再结晶行为和损伤等内部变量与应力之间的关系。基于试验结果,通过遗传算法对模型参数进行了标定,该模型可用于扩散连接钛合金的多温度多应变速率下的热成形行为预测,为精确模拟扩散连接钛合金热成形提供了理论与模型依据。

关键词： TC4钛合金扩散连接热变形本构模型内部变量

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基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素

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福州大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 184-190页

作者：兰超韩大鹏王兆魁陈力福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 清华大学航天航空学院北京100084

针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类拉格朗日方程建立动力学模型,并结合仿真进行验证分析.结果表明,关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量.同时,根据系统受激励后的特性提出一... 详细信息

针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类拉格朗日方程建立动力学模型,并结合仿真进行验证分析.结果表明,关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量.同时,根据系统受激励后的特性提出一种阻尼系数取值的单曲函数定量约束的方法,并进行案例研究,为相关系统的平衡性研究提供定量依据和分析方法.

关键词：重力补偿被动补偿关节力矩阻尼动力学建模

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智能挂弹机器人结构设计与举升机构仿真分析

福州大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 191-197页

作者：杜嘉宇权宇超韩大鹏陈力福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 清华大学航天航空学院北京100084

针对目前军用机场传统液压挂弹系统作业时间长、人力成本高、挂载精度低等问题,设计一种智能挂弹机器人以提高挂弹作业效率.首先,完成智能挂弹机器人的机械结构总体设计;其次,对智能挂弹机器人最关键的举升机构进行静力学和运动学分析,... 详细信息

针对目前军用机场传统液压挂弹系统作业时间长、人力成本高、挂载精度低等问题,设计一种智能挂弹机器人以提高挂弹作业效率.首先,完成智能挂弹机器人的机械结构总体设计;其次,对智能挂弹机器人最关键的举升机构进行静力学和运动学分析,建立起举升机构力矩平衡方程和运动学方程;最后,通过机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems, ADAMS)仿真计算举升机构在作业过程中的推力变化和末端托盘速度变化情况.实验结果表明,所设计的举升机构性能达到了预期要求,同时仿真结果也可为智能挂弹机器人的举升电力系统设计和选型提供可靠的数据支持.

关键词：智能挂弹机器人举升机构机械结构设计 ADAMS仿真

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推力调节球阀流量特性参数化建模

液压与气动 2024年第9期48卷 171-178页

作者：何广许健付剑北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航天动力研究所北京100076

调节阀广泛应用于工业自动化领域,用于精确控制流体的流量、压力、温度等参数。应用于可重复使用液氧/甲烷发动机推力调节系统的推力调节阀,为浮动阀座矩形窗口球阀,通过控制进入燃气发生器的甲烷及液氧流量来调节涡轮泵的功率,从而实... 详细信息

调节阀广泛应用于工业自动化领域,用于精确控制流体的流量、压力、温度等参数。应用于可重复使用液氧/甲烷发动机推力调节系统的推力调节阀,为浮动阀座矩形窗口球阀,通过控制进入燃气发生器的甲烷及液氧流量来调节涡轮泵的功率,从而实现推力调节。首先对调节阀的流量特性进行理论建模。通过参数化分析调节阀阀座和阀芯的流通特性,提出了一种理论模型来预测阀的流量系数。采用CFD仿真和实验测定方法验证理论模型,并对比理论值、仿真值和测量值。结果表明,理论模型能较好地预测中等开度下的流量系数,但在极小和极大开度下存在偏差。最后指出了进一步研究和改进的方向,以提高模型在极端开度下的准确性。

关键词：调节球阀流量特性理论模型 CFD仿真

多层介质钛合金梯度材料的阵列超声全聚焦成像方法研究

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机械工程学报 2024年第14期60卷 69-76页

作者：李文涛张文宾王俊周正干兰州理工大学机电工程学院兰州730050 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性... 详细信息

增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性,给出各介质层界面的反射系数和透射系数和衰减系数的计算公式,建立合成声束在其内部的聚焦声场分布模型,基于一种比例常数提出了多层介质中阵列超声传播路径的快速计算方法。针对采用增材制造技术制备的TA15-Ti2AlNb梯度材料试件建立了全聚焦(Total focusing method,TFM)校正成像算法,采用线阵和环阵换能器的试验结果均表明该方法能有效提高梯度材料内部缺陷的检测信噪比和定量精度。

关键词：阵列超声多层介质梯度材料全聚焦成像传播特性

异质金属激光增材制造研究及应用进展(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 48-69页

作者：马毅管迎春北京航空航天大学机械工程与自动化学院北京100083 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191

极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径,但异质材料兼容问题(易诱发缺陷、加工参数响应不一等)限制... 详细信息

极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径,但异质材料兼容问题(易诱发缺陷、加工参数响应不一等)限制了高质量异质界面的形成,这对制造装备与连接工艺提出了更高挑战。本文基于异质金属激光增材制造的最新研究进展,聚焦异质金属成型的关键问题及解决方案,回顾了近年来异质金属体系的发展及空天领域应用,从送粉方式、复合制造等方面介绍了激光增材装备的改进策略,总结了近年来激光增材技术在连接方式、参数调控、监测预测和前后端处理方面的研究进展,并针对这一技术的共性及难点问题给出了展望与思考。

关键词：激光技术异质金属空天应用增材装备增材制造工艺

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在轨组装空间天线模块化单元设计方法

机械工程学报 2024年第13期60卷 345-353页

作者：李欢笑吕胜男马小飞李昊林坤阳北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 西安空间无线电技术研究所西安710100

随着航天技术的快速发展,单次展开的空间天线已无法满足重大工程对大尺寸天线的任务需求。基于模块化单元的在轨组装技术是实现大尺寸空间天线的有效途径。传统基于近似拟合的单一模块化天线设计方法无法准确表征通用空间天线结构的构... 详细信息

随着航天技术的快速发展,单次展开的空间天线已无法满足重大工程对大尺寸天线的任务需求。基于模块化单元的在轨组装技术是实现大尺寸空间天线的有效途径。传统基于近似拟合的单一模块化天线设计方法无法准确表征通用空间天线结构的构型。针对该问题,提出了一种基于多构型拓扑的天线模块化单元设计方法,采用多构型模块化单元解决了大型平面天线及反射面天线在轨组装中的兼容性问题。结果表明,天线模块化单元设计方法可高精度模拟平面、球面、旋转抛物面及抛物柱面等多种天线构型,是实现大型空间天线天线在轨组装的可靠技术。基于上述研究,本文通过对研制的原理样机进行收拢展开试验,验证了所提出的模块化单元设计方法的可行性与有效性。

关键词：空间天线在轨组装模块单元设计方法收拢展开

基于多模式加速及反步滑模的航空发动机压气机压力模拟方法

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兵工学报 2024年第6期45卷 1776-1786页

作者：林忠麟王海涛刘文超甘锦裕张天宏黄峰福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据... 详细信息

在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据开关阀特性提出多模式加速切换策略,设计加速驱动波形及生成方法,结合现场可编程门阵列模块精确输出加速波形,提高开关阀启闭速度;在传统三模式与五模式切换的基础上设计七模式切换方法,结合反步滑模控制方法提高控制精度并证明了控制系统的稳定性。研究结果表明:在稳态压力测试中最大平均超调量为1.25%,最大平均稳态误差为0.016 MPa;在随机阶跃响应试验与正弦跟踪试验中仅有低于0.02 MPa的平均误差;压力模拟方法可满足航空发动机硬件在环仿真试验的高精度压力模拟需求,低成本的实现精准模拟压力。

关键词：压气机压力模拟硬件在环仿真开关阀反步滑模控制