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旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法

中国机械工程 2024年第6期35卷 1044-1051页

作者：唐毓阳陈龙肖庆东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

旋翼桨叶扭角直接影响着桨叶的性能和使用寿命,而传统扭角检测多依赖于专用的工装和量具,检测方法柔性度低、检测效率低、重复精度低。针对此问题,提出了旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法,设计并构建了旋翼桨叶扭角检测系统,实现了旋... 详细信息

旋翼桨叶扭角直接影响着桨叶的性能和使用寿命,而传统扭角检测多依赖于专用的工装和量具,检测方法柔性度低、检测效率低、重复精度低。针对此问题,提出了旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法,设计并构建了旋翼桨叶扭角检测系统,实现了旋翼桨叶扭角的自动化检测,可在较大程度上提高检测效率和精度,满足不同类型桨叶的检测需求。提出了一种基于关键截面局部轮廓配准的扭角计算方法,利用激光扫描传感器采集旋翼桨叶表面点云,采用基于主成分分析(PCA)算法的粗配准和基于K维树改进的迭代最近点(KD-ICP)算法的精配准相结合的点云配准方式,准确、高效地计算了扭角数值,为旋翼桨叶扭角的计算提供了一种通用有效的计算方法。最后,以某类型旋翼桨叶为检测对象进行了实验,结果表明扭角检测最大误差为54″,重复精度为18″,验证了系统的有效性和准确性。

关键词：扭角旋翼桨叶数字化检测激光扫描点云配准

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铝锂合金激光焊接技术研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第9期53卷 2678-2694页

作者：邵盈恺陈俐于仓瑞李志勇钱远宏刘莹莹航天增材科技(北京)有限公司北京100071 中国航空制造技术研究院北京100124 北京星航机电装备有限公司北京100071 空天结构增材制造技术创新中心北京100071

先进轻质铝锂合金因其出色的断裂韧性、高比强度比刚度、稳定高低温性能、良好耐蚀性,现已成为最具竞争力的航空航天材料之一。激光焊接具有能量密度高、热影响区窄、结构变形小和焊接速度快等优势,是焊接铝锂合金薄板材料最具潜力的工... 详细信息

先进轻质铝锂合金因其出色的断裂韧性、高比强度比刚度、稳定高低温性能、良好耐蚀性,现已成为最具竞争力的航空航天材料之一。激光焊接具有能量密度高、热影响区窄、结构变形小和焊接速度快等优势,是焊接铝锂合金薄板材料最具潜力的工艺方法。采用铝锂合金焊接结构替代机械连接,可有效地提高材料的利用率,减少零件使用,降低制造成本,实现结构减重。目前,铝锂合金因其自身材料特性,在激光焊接过程中仍存在一些关键技术问题亟待解决。本文综述了铝锂合金,激光焊接技术,以及铝锂合金激光焊接技术在国内外航空航天领域的研究现状,并展望了铝锂合金激光焊接技术的主要研究方向。

关键词：铝锂合金激光焊接焊接接头细晶区

激光清洗工艺对航空铝合金组织及疲劳性能的影响研究

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中国激光 2024年第16期51卷 90-99页

作者：程程余玮琛丁瑶邱太文富双超唐云洋中国商飞上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所上海201324 中国商飞上海飞机制造有限公司计量测试中心上海201324

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率... 详细信息

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率和脉冲频率分别为80 W和100 kHz时,可去除铝合金表面环氧底漆涂层,但试样表面仍有漆层残余。当激光功率和脉冲频率分别达到500 W和500 kHz时,表面温度最高不超过115℃,未观察到明显的热影响区,材料表面10μm深度范围内的组织出现部分烧蚀和熔化现象。激光清洗后,材料的硬度增加,并且随着激光功率、频率、能量密度的增加,硬度增幅逐渐减小。拉伸性能结果显示,激光清洗后的试样抗拉强度、屈服强度和延伸率较空白试样均略微下降。高周疲劳试验结果表明,与空白试样相比,激光清洗后的带漆试样的疲劳性能下降11.76%,这主要是激光清洗造成了表面粗糙度增加。经阳极氧化和喷漆处理后,激光清洗去漆不会进一步增加阳极氧化造成的疲劳损伤。

关键词：激光技术激光清洗航空铝合金热影响区力学性能疲劳性能

暂堵剂用聚乳酸/聚乙醇酸复合纤维的制备及降解性能研究

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材料导报 2024年第13期38卷 266-271页

作者：吴鹏飞崔华帅朱金唐史贤宁崔宁李杰黄庆中国纺织科学研究院有限公司生物源纤维制造技术国家重点实验室北京100025

暂堵剂是石油气开采中增产的重要材料,随着环保要求的提高,可降解暂堵剂材料已成为当前石油气开采中的首选材料。聚乙醇酸作为降解速率最快且最简单的线性脂肪族聚酯,由其制成的可降解暂堵绳结已在石油气开采中得到应用。但聚乙醇酸存... 详细信息

暂堵剂是石油气开采中增产的重要材料,随着环保要求的提高,可降解暂堵剂材料已成为当前石油气开采中的首选材料。聚乙醇酸作为降解速率最快且最简单的线性脂肪族聚酯,由其制成的可降解暂堵绳结已在石油气开采中得到应用。但聚乙醇酸存在降解速率快、货架期短等问题,大大限制了其产品的推广使用。本工作采用复合熔融纺丝法制备了以聚乳酸为皮层、聚乙醇酸为芯层的圆形截面皮芯复合纤维,研究了不同皮芯比例聚乳酸/聚乙醇酸复合纤维的形貌、降解性能、热性能和结晶性。结果表明:复合纤维在70℃下的溶解率“转折点”出现在降解6 h时,降解前6 h内,复合纤维的溶解率都在3%(质量分数)以内;降解6 h后,复合纤维的溶解率几乎呈线性升高,皮芯比例为20/80的复合纤维降解24 h后,溶解率可以达到23.2%。扫描电镜照片显示,复合纤维降解24 h后,聚乳酸层厚度越小,纤维降解程度越高,在皮芯比例为20/80的复合纤维中,聚乳酸层大量开裂,造成芯层的聚乙醇酸沿纤维轴向降解断裂成小段。热性能结果显示,聚乳酸结晶度随降解时间延长而增大,而聚乙醇酸结晶度随降解时间延长先增大后减小。广角X射线衍射结果显示,复合纤维中聚乙醇酸晶粒尺寸较小,尤其是c轴长度仅为约34 nm。纤维强度保持率和降解液的pH值都与皮层厚度成正比。本工作为暂堵剂制备提供了新途径。

关键词：聚乳酸聚乙醇酸(PGA) 皮芯复合纤维暂堵剂降解性能

碳纤维加热元件的制备及其对热塑性复合材料电阻焊接接头性能的影响

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复合材料学报 2024年第6期41卷 2900-2908页

作者：姚鑫霍红宇安学锋张宝艳中国航空制造技术研究院北京101300 中航复合材料有限责任公司北京101300

本文采用聚醚醚酮(PEEK)粉末悬浮浸渍工艺和PEEK树脂膜熔融浸渍工艺制备了两种不同的薄层碳纤维展宽布加热元件,并对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料层合板的电阻焊接技术进行了实验研究。结果表明:采用“埋入式”电极布置方式,有效避免了... 详细信息

本文采用聚醚醚酮(PEEK)粉末悬浮浸渍工艺和PEEK树脂膜熔融浸渍工艺制备了两种不同的薄层碳纤维展宽布加热元件,并对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料层合板的电阻焊接技术进行了实验研究。结果表明:采用“埋入式”电极布置方式,有效避免了电阻焊接过程中因加热元件裸露而产生的“边缘效应”现象。加热时间对焊接接头强度有明显的影响,接头强度随加热时间先增加后减小,在120 s时达到最大值28.1 MPa,断口失效模式从最初的粘接失效变为植入体与纤维的混合失式模式。对比粉末悬浮浸渍与熔融浸渍两种工艺制备的加热元件相应的焊接接头强度,在相同焊接工艺条件下前者相比后者提升15%。

关键词：电阻焊接热塑性复合材料 PEEK 失效模式力学性能

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面向任务的机器人动作泛化研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 575-587页

作者：肖聚亮袁航刘海涛赵炜李鑫旺天津大学机械工程学院天津300354 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

动作泛化是机器人被期望具备的功能,要求机器人不仅能重复人类示教的灵巧动作,还可以根据任务目标生成新动作,在小批量、多种类的生产要求下具有广阔的应用场景.针对面向任务需求快速学习和灵活泛化的目标,设计开发了机器人动作泛化框架... 详细信息

动作泛化是机器人被期望具备的功能,要求机器人不仅能重复人类示教的灵巧动作,还可以根据任务目标生成新动作,在小批量、多种类的生产要求下具有广阔的应用场景.针对面向任务需求快速学习和灵活泛化的目标,设计开发了机器人动作泛化框架.首先,进行少量示教,使用概率运动基元(probabilistic movement primitives,ProMP)构建动作的轨迹分布,以较少参数概括示教信息.其次,使用期望最大(expected maximum,EM)算法迭代估计模型参数,引入先验信息补充模型以保证稳定性.研究先验信息对泛化效果的影响,确定了合适的先验参数;研究傅里叶基函数对周期轨迹的拟合效果,提出轨迹分割与滤波方法以保证拟合精确平滑.利用模型的概率分布性质,将动作的概率范围收缩到特定位置,并进行整条轨迹的时间尺度缩放与空间位置变换,生成符合泛化要求的轨迹.最后,搭建了一个六自由度机器人喷涂场景进行动作泛化实验.结果表明:该框架能够快速生成多种泛化轨迹.单自由度轨迹学习平均消耗1.924 s,轨迹生成平均需0.004 s;六自由度轨迹学习平均消耗35.608 s,轨迹生成平均需0.011s.

关键词：协作机器人模仿学习概率运动基元动作泛化

螺栓预紧力对复合材料单搭沉头螺栓接头静载性能影响

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3764-3775页

作者：李汝鹏肖睿恒葛恩德西北工业大学机电学院西安710072 中国商飞上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所上海201324

根据ASTM 5961试验标准设计了复合材料单搭沉头螺栓接头试件,通过试验和仿真分析了螺栓预紧力水平对其静拉伸性能影响规律。试件为准各向同性铺层的碳纤维环氧树脂层合板,试验过程中利用非接触全场应变测量系统2D数字图像相关技术(DIC)... 详细信息

根据ASTM 5961试验标准设计了复合材料单搭沉头螺栓接头试件,通过试验和仿真分析了螺栓预紧力水平对其静拉伸性能影响规律。试件为准各向同性铺层的碳纤维环氧树脂层合板,试验过程中利用非接触全场应变测量系统2D数字图像相关技术(DIC)对沉头板表面应变场数据进行了采集。基于ABAQUS/Standard隐式分析模块建立了复合材料单搭沉头螺栓接头的静拉伸三维有限元模型,分析了螺栓预紧力和摩擦系数对沉头孔周挤压应力的影响规律。结果表明:当接头承受拉伸载荷时,沉头孔周区域受螺栓挤压损伤最为严重;增加螺栓预紧力可提高螺栓孔2%变形的承载强度,但对接头极限承载强度的提升效果较小。有限元应力分析表明,增加螺栓预紧力或增大层合板之间的摩擦系数均有利于减轻孔周应力集中程度,提高复合材料单搭沉头螺栓接头的承载性能。

关键词：单搭接复合材料沉头接头螺栓预紧力承载试验 2D DIC 有限元分析

机器人精密减速器角度传动误差表征与测试方法的探讨

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机械科学与技术 2024年

作者：姚良博邱城弓宇李金峰吴哲程曼雁栖湖基础制造技术研究院(北京)有限公司中国机械科学研究总院集团有限公司

随着第四次工业革命的发展，机器人的重要性在制造业的新常态中有了显著的增长。精密减速器是机器人最主要的驱动部件之一。角度传动误差是精密减速器重要的性能指标之一，它直接影响着机器人的位置精度、运行稳定性和振动性能。然而，... 详细信息

随着第四次工业革命的发展，机器人的重要性在制造业的新常态中有了显著的增长。精密减速器是机器人最主要的驱动部件之一。角度传动误差是精密减速器重要的性能指标之一，它直接影响着机器人的位置精度、运行稳定性和振动性能。然而，当前针对精密减速器角度传动误差的表征与测试方法存在不统一的问题。因此，本文首先归纳总结了传动误差的表征与测试方法研究现状，然后通过对RV和谐波两种主流减速器的传动误差利用快速傅里叶变换进行频谱分析，并结合它们的结构特性总结出了各自的表征与测试方法。此外，结果分析发现由于负载扭矩引入了新的误差频率（60Hz），并且成为谐波减速器在加载条件下角度传动误差的主要贡献源。

关键词：精密减速器角度传动误差表征测试方法频谱分析

铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能

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焊接学报 2024年第3期45卷 1-6,I0003页

作者：王小伟张斌曾如川闫朝阳陈树君北京工业大学汽车结构部件先进制造技术教育部工程研究中心北京100124 北京卫星制造厂有限公司北京100124

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时... 详细信息

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2.

关键词：铝合金变极性等离子弧穿孔焊接微观组织力学性能