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多狭缝高速开关阀的电-机械转换器动态特性

北京航空航天大学学报 2024年

作者：陈淑梅陈绍荣李启正黄惠李雨铮黄秋芳福州大学流体动力与电液智能控制福建省高校重点实验室福州大学机械工程及自动化学院福龙马集团股份有限公司

高速开关阀在航空航天领域有广泛的运用，但现有高速开关阀的涡流大导致其响应时间难以提升，且响应时间受衔铁直径、弹簧预紧力等多个结构参数交互影响的规律复杂。针对此问题，分析了涡流对高速开关阀动态特性的影响，在此基础上设计... 详细信息

高速开关阀在航空航天领域有广泛的运用，但现有高速开关阀的涡流大导致其响应时间难以提升，且响应时间受衔铁直径、弹簧预紧力等多个结构参数交互影响的规律复杂。针对此问题，分析了涡流对高速开关阀动态特性的影响，在此基础上设计了一种降低涡流损耗的多狭缝衔铁结构，可加快高速开关阀的电-机械转换器的启闭，并基于此结构分析了衔铁直径、线圈匝数、弹簧预紧力、弹簧刚度交互作用对电-机械转换器启闭特性的影响规律，随后通过灰色关联度量化各因素与启闭时间的关联度。研究表明多狭缝衔铁结构可以减小50.7%的涡流损耗，可缩短启闭时间15%，同时发现弹簧预紧力与闭合时间关联度最高，衔铁直径与复位时间关联度最高，可为高速开关阀的电-机械转换器结构优化和动态特性进一步提升提供依据。

关键词：高速开关阀电-机械转换器涡流动态特性参数分析

Si-Yb_(2)O_(3)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Yb_(2)SiO_(5) EBC涂层组织结构及熔盐腐蚀行为研究

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表面技术 2023年第5期52卷 131-139,162页

作者：王达望李其连张乐李淑青杨伟华中国航空制造技术研究院北京100024 高能束流加工技术重点实验室北京100024 先进表面工程技术航空科技重点实验室北京100024

目的研究Si-Yb_(2)O_(3)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Yb_(2)Si O_(5) 3层EBC涂层的抗熔盐腐蚀性能。方法采用真空等离子喷涂工艺在试样表面单面制备Si-Yb_(2)O_(3)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Yb_(2)Si O_(5) 3层结构的EBC涂层,选用尺寸为Ф25 mm、厚度为5 mm的SiC_(f)/SiC复合材料基体试样,在900℃、NaCl(质量分数为50%)+Na_(2)SO_(4)(质量分数为50%)混合盐中进行连续100 h的熔盐腐蚀试验,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等观察和测试3层EBC涂层熔盐腐蚀前后的形貌,分析其组织结构以及该EBC涂层在熔盐腐蚀过程中的化学反应机理。结果经过连续100 h、900℃的熔盐腐蚀,基体SiC_(f)/SiC复合材料被完全腐蚀掉;底层Si和Yb_(2)O_(3)出现了部分缺失、涂层不完整的现象;中间层Yb_(2)Si_(2)O_(7)在熔盐腐蚀后形成了大量孔洞,但依然基本保持了其原有的涂层框架尺寸;面层Yb_(2)Si O_(5)在涂层厚度尺寸上与熔盐腐蚀之前的尺寸基本一致,熔盐腐蚀后结构致密,维持了自身的化学稳定性。结论 SiC_(f)/SiC复合材料本身不具有抗熔盐腐蚀能力,底层Si和Yb_(2)O_(3)涂层的抗熔盐腐蚀性能较差,体系中Yb_(2)Si_(2)O_(7)中间层具有一定的抗熔盐腐蚀性能,而Yb_(2)SiO_(5)面层具有良好的抗熔盐腐蚀性能,因此在Si-Yb_(2)O_(3)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Yb_(2)Si O_(5) 3层结构EBC涂层体系中,按抗熔盐腐蚀能力由低到高排序为:底层Si和Yb_(2)O_(3)<中间层Yb_(2)Si_(2)O_(7)<面层Yb_(2)Si O_(5),本体系中的EBC涂层具有良好的抗熔盐腐蚀性能。

关键词： EBC涂层真空等离子喷涂稀土硅酸盐熔盐腐蚀高温氧化

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面向基准约束与余量约束的配准算法

北京航空航天大学学报 2023年第3期49卷 580-587页

作者：朱燏肖世宏陈志同中国航空制造技术研究院北京100024 复杂构件数控加工工艺及装备北京市重点实验室北京100024 数字化制造技术航空科技重点实验室北京100024 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为了保证待加工型面加工余量的均匀性及其相对于基准之间的位置关系,提出一种同时基于基准约束与余量约束的配准算法。所提算法在配准模型中增加基准约束与余量约束,建立在基准约束与余量约束下的配准模型,引入局部坐标系进行配准计算,... 详细信息

为了保证待加工型面加工余量的均匀性及其相对于基准之间的位置关系,提出一种同时基于基准约束与余量约束的配准算法。所提算法在配准模型中增加基准约束与余量约束,建立在基准约束与余量约束下的配准模型,引入局部坐标系进行配准计算,并将计算结果反算至全局坐标系中。通过引入局部坐标系进行配准计算的算法,降低了测量点变换过程中测量点的运动自由度,从而降低了计算过程中变量的维度,提高了计算效率,保证了计算结果满足基准面约束与余量约束。所提算法在典型的飞机零件“襟翼滑轨”的简化模型上进行了应用验证,相关结果表明:在平面基准约束与余量约束下的配准算法,计算时间为仅在余量约束下配准算法计算时间的33.6%,配准后基准面上测量点的最大偏差小于0.04 mm,待加工面上余量的波动小于0.03 mm,适用于该类零件的自适应精加工过程。

关键词：数控加工自适应加工配准基准约束余量约束

融合实测数据的航空结构件修配量迭代寻优及评价方法

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中国机械工程 2022年第17期33卷 2061-2070,2078页

作者：陈帅郭飞燕孟月梅王明阳侯志霞中国航空制造技术研究院数字化制造技术航空科技重点实验室北京100024 北京科技大学机械工程学院北京100083

针对航空大型结构件一次装配成功率低、装配偏差难以预测、修配量无法精准预知等问题,提出了一种融合实测数据的修配量迭代寻优及综合评价方法。以提高修配质量为目标,融合装配过程实测数据重构模型,提出了修配方案逐步优化的总体方案,... 详细信息

针对航空大型结构件一次装配成功率低、装配偏差难以预测、修配量无法精准预知等问题,提出了一种融合实测数据的修配量迭代寻优及综合评价方法。以提高修配质量为目标,融合装配过程实测数据重构模型,提出了修配方案逐步优化的总体方案,并根据修配工艺要求提出了基于改进粒子群算法的修配仿真优化方法,进行修配仿真与装配精度预测,确保装配精度首先满足要求;根据模糊数学隶属度理论对修配成本、难度等定性因素进行综合量化评价,实现了多组修配方案的最终优化。以某型中央翼盒总装站位的肋缘条位置偏差控制为例,开发修配方案生成软件工具,开展实际装配作业前的精度预测与修配仿真优化工作。现场应用表明:所提方法可精确预测装配误差,事先准确确定修配方案,切实提高装配质量及效率。

关键词：航空结构件实测数据装配精度预测改进粒子群算法模糊综合评价

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基于大偏差原理的多维偏差源扰动下装配精度保持性分析方法

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计算机集成制造系统 2023年第8期29卷 2633-2645页

作者：张学睿郭飞燕肖庆东韩洁曹冠宇中国航空制造技术研究院数字化制造技术航空科技重点实验室北京100024 北京科技大学机械工程学院北京100083

针对航空复杂产品装配过程中,多维装配偏差源间的非线性耦合作用会导致装配精度传递保持能力弱且可能发生极大装配超差的现象,提出一种基于概率法的装配过程精度保持性评价模型与方法。首先,分析装配偏差引起的应力作用,研究基于应力效... 详细信息

针对航空复杂产品装配过程中,多维装配偏差源间的非线性耦合作用会导致装配精度传递保持能力弱且可能发生极大装配超差的现象,提出一种基于概率法的装配过程精度保持性评价模型与方法。首先,分析装配偏差引起的应力作用,研究基于应力效应的多维装配偏差耦合聚焦超差效应,并以概率评价法为基础研究装配精度保持性;其次,采用大偏差原理中Gartner-Ellis定理分析装配过程极大超差问题的发生概率,建立融合偏差分析与大偏差原理的装配精度保持性评价概率模型;此后,利用动态滑动窗口法实现基于实测信息的超差概率计算,并以此结果为判据提出装配精度保持性的反馈调整措施。以某典型机翼盒段件为例,通过计算装配过程外形对缝间隙与阶差指标发生极大超差的概率,并借助装配超差预防优化系统实现装配过程的精确调整,提升装配质量约30%,增强了装配过程精度处于受控范围的能力。

关键词：装配精度保持性大偏差原理装配偏差耦合概率计算反馈调整

基体偏压对316L不锈钢表面多层Ti-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

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中国表面工程 2023年第1期36卷 189-199页

作者：李超马国佳孙刚张博威刘星张昊泽吴俊升北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024 中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空重点实验室北京100024

在严苛海洋环境下,传统单一的Ti掺杂类金刚石薄膜(DLC)无法满足减摩耐磨及耐腐蚀性能的要求,仍须进一步探索.为促进DLC薄膜在严苛海洋环境下的应用,采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上制备Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜.通过SEM、拉曼光... 详细信息

在严苛海洋环境下,传统单一的Ti掺杂类金刚石薄膜(DLC)无法满足减摩耐磨及耐腐蚀性能的要求,仍须进一步探索.为促进DLC薄膜在严苛海洋环境下的应用,采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上制备Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜.通过SEM、拉曼光谱、XPS、纳米压痕测试、摩擦磨损试验及电化学测试等方法,重点研究基体偏压对薄膜结构、力学性能、摩擦性能及耐腐蚀性能的影响规律.结果显示:随着基体偏压从-60 V到-120 V,薄膜中sp3-C/sp2-C比值逐渐增大,薄膜硬度及弹性模量逐渐增大;薄膜结合力呈现先增大后减小的趋势,在-80 V时达到最大24.5 N;在7N的法向载荷下,薄膜磨损失效时间先增大后减小,偏压为-80 V时磨损寿命最长;316L不锈钢和所有薄膜的阳极极化曲线都表现出明显的钝化现象,在偏压为-120 V时,薄膜的维钝电流密度比316L不锈钢低两个数量级,表现出优异的耐蚀性;薄膜电阻Rf和电荷转移电阻Rct逐渐增大,薄膜的耐腐蚀性能逐渐增强.Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜的多层结构和元素掺杂相结合的设计有效提高了316L不锈钢的耐腐蚀性能和减摩耐磨性能,拓宽了类金刚石薄膜在严苛海洋服役环境下的应用范围.

关键词：基体偏压中频磁控溅射类金刚石蒲膜(DLC) 摩擦磨损性能腐蚀

基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法

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仪器仪表学报 2023年第4期44卷 163-171页

作者：陈洪芳高毅王帼媛孙梦阳石照耀北京工业大学材料与制造学部北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124 北京航空精密机械研究所精密制造技术航空科技重点实验室北京100076

为了提高三坐标测量机(CMM)研发和整机精度设计水平,提出了一种基于区间层次分析法的CMM精度分配方法。首先建立CMM准刚体模型;基于CMM目标精度和行程范围,利用套索算法(LASSO)和正交三角分解对准刚体模型进行全参数、高精度求解,得到CM... 详细信息

为了提高三坐标测量机(CMM)研发和整机精度设计水平,提出了一种基于区间层次分析法的CMM精度分配方法。首先建立CMM准刚体模型;基于CMM目标精度和行程范围,利用套索算法(LASSO)和正交三角分解对准刚体模型进行全参数、高精度求解,得到CMM的21项几何误差。然后根据CMM结构和运动方式,划分CMM整机的精度层次结构;利用区间层次分析法确定CMM关键零部件相对于几何误差的精度分配权重向量。利用CMM 21项几何误差和精度分配权重向量得到CMM关键零部件的精度分配结果。结果表明,针对目标精度为(4.5+L/400)μm的CMM,利用精度分配方法组装的样机精度达到(2.7+L/400)μm。因此所提出的CMM精度分配方法能够更精确的对CMM关键零部件的精度选取提供依据,提高整机精度,节约整机设计效率,降低研发成本。

关键词：三坐标测量机几何误差区间层次分析法精度分配

高性能Cu-Ni-Si系合金研究现状及发展趋势

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铜业工程 2024年第3期 152-162页

作者：刘军曹祎程米绪军解浩峰米振莉彭丽军中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 北京科技大学高校轧制与智能制造国家工程研究中心北京100083

先进铜基材料具有广阔的市场及良好的发展前景。相比于Cu-Be, Cu-Fe-P, Cu-Cr等合金而言,Cu-Ni-Si系合金具有高强度、较高的导电率、良好的抗高温软化、抗应力松弛性能及低廉的价格等优点,广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、电... 详细信息

先进铜基材料具有广阔的市场及良好的发展前景。相比于Cu-Be, Cu-Fe-P, Cu-Cr等合金而言,Cu-Ni-Si系合金具有高强度、较高的导电率、良好的抗高温软化、抗应力松弛性能及低廉的价格等优点,广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、电子和电气工程等工业领域。本文首先介绍了Cu-Ni-Si系合金的发展现状,并从产品性能及产业化方面论述了国内外存在的差异。该合金发展趋势主要是朝着先进高强高导弹性铜合金方向发展,核心挑战是在提升强度的同时保持甚至提高导电性能,并且由于服役环境的复杂化及服役时间的延长,对于材料服役性能的可靠稳定性也提出了更为严苛的要求。最后从成分设计、加工及形变热处理工艺、时效析出行为、服役性能等方面综述了CuNi-Si系合金的研究现状,并针对目前该材料存在的不足,展望了高强度高导电铜合金的未来发展趋势。

关键词： Cu-Ni-Si系合金铜合金高强高导引线框架发展趋势

TC17钛合金线性摩擦焊工艺研究及显微组织分析

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 940-946页

作者：李菊常川川李晓红陶军张传臣中国航空制造技术研究院航空焊接/连接技术航空科技重点实验室北京100024 北京市摩擦焊接工艺与装备工程中心北京100024

采用不同焊接频率(20~50 Hz)、振幅(1~4 mm)、摩擦压力(32~96 MPa)对TC17(α+β锻)/TC17(β锻)钛合金进行线性摩擦焊试验研究,分析了不同焊接参数对钛合金线性摩擦焊接头质量的影响及接头不同区域显微组织演变规律。结果表明:热输入不足... 详细信息

采用不同焊接频率(20~50 Hz)、振幅(1~4 mm)、摩擦压力(32~96 MPa)对TC17(α+β锻)/TC17(β锻)钛合金进行线性摩擦焊试验研究,分析了不同焊接参数对钛合金线性摩擦焊接头质量的影响及接头不同区域显微组织演变规律。结果表明:热输入不足时,无法得到良好的焊接接头,其他焊接工艺参数不变时,随着单一参数的增加,热输入量迅速升高,焊接过程达到稳定状态,参数对焊接过程及接头质量的影响较小。TC17(α+β锻)/TC17(β锻)钛合金线性摩擦焊接头焊缝区域在焊接过程中发生了明显的相变及动态再结晶,形成亚稳定β相;两侧热力影响区由于受到热力耦合的作用,等轴及板条状α相沿着振动方向拉长,针状次生α相完全溶解。

关键词： TC17钛合金线性摩擦焊工艺参数显微组织