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一种面向孔定位的飞机壁板类零件修配多约束配准算法

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南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 432-437页

作者：韩汪涛葛晓东祝太福张沅邹春喜方磊中国航空工业集团西安飞机工业(集团)有限责任公司西安710089 南京航空航天大学机电学院南京210016

飞机壁板类零件在装配阶段需要进行精加工以满足装配精度要求,为了保证得到精确的加工路径和加工余量,需要将具有相互装配关系的零件进行虚拟配准。本文提出一种面向定位孔定位的飞机壁板类零件修整装配的多约束配准算法。首先根据零件... 详细信息

飞机壁板类零件在装配阶段需要进行精加工以满足装配精度要求,为了保证得到精确的加工路径和加工余量,需要将具有相互装配关系的零件进行虚拟配准。本文提出一种面向定位孔定位的飞机壁板类零件修整装配的多约束配准算法。首先根据零件实际装配情况,提出3项约束准则,包括定位孔位置约束、配合面距离最小约束和配合面距离均匀约束,并转换成相应的目标函数;然后将目标函数中待求参数进行微分变换并通过交替迭代梯度下降算法求得待求参数可行解。模拟实验验证和实际加工应用表明,本文方法针对零件配合面不同姿态的点云都能精确配准,并基于配准结果,可得到精确加工轨迹和余量,提升零件装配质量。

关键词：零件修配三维测量点云配准微分变换多约束配准

Inconel718合金激光熔覆Co/TiN复合涂层摩擦学及氧化行为

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材料工程 2024年第3期52卷 71-81页

作者：庄宿国贺泊铭刘秀波张飞志张诗怡刘志远西北工业大学机电学院西安710072 中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室长沙410004

为了研究拓展Inconel718合金在高温环境下的应用,使用激光熔覆在其表面制备Co/TiN复合涂层,并结合XRD、SEM和EDS等分析方法,探究其在室温和600℃下的摩擦学行为及800℃下的抗氧化性能。结果表明:制备的涂层硬度相对基体有所提高,约为基... 详细信息

为了研究拓展Inconel718合金在高温环境下的应用,使用激光熔覆在其表面制备Co/TiN复合涂层,并结合XRD、SEM和EDS等分析方法,探究其在室温和600℃下的摩擦学行为及800℃下的抗氧化性能。结果表明:制备的涂层硬度相对基体有所提高,约为基体的1.3~1.4倍。另外,涂层中的物相主要为固溶体及金属间化合物。对涂层的摩擦学性能进行测试,当TiN添加量为4%(质量分数,下同)时,涂层的减摩性能最好;而添加量为6%时,涂层的耐磨性最好,磨损率最大可降低90.02%。此外,氧化实验表明:Co/TiN复合涂层具有一定的抗氧化性能,氧化速率为8.7634mg^(2)·cm^(-4)·h^(-1),与基体相差不大。由此说明该复合涂层在保留基体抗氧化性的同时,能够大幅降低高温下的磨损率,且磨损率随着TiN的增加而减小。通过磨损机理分析可知,在600℃下各涂层均发生氧化磨损,其表面氧化膜的产生一定程度上也有助于降低磨损率。

关键词： Inconel718 激光熔覆复合涂层摩擦学行为抗氧化性

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反应装甲对金属射流的干扰作用研究

弹道学报 2024年第1期36卷 63-69页

作者：严晨郁红陶雷若奇王贺张晓婧西安工业大学机电工程学院陕西西安710021

基于爆炸反应装甲与聚能射流的作用机理,研究某新型反应装甲对金属射流的干扰作用,运用理论分析、数值模拟和试验验证的方法进行综合研究,采用三维数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA,运用控制变量法,针对特定结构反应装甲进行不同法线角条件下... 详细信息

基于爆炸反应装甲与聚能射流的作用机理,研究某新型反应装甲对金属射流的干扰作用,运用理论分析、数值模拟和试验验证的方法进行综合研究,采用三维数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA,运用控制变量法,针对特定结构反应装甲进行不同法线角条件下的侵彻模拟,并进行侵彻过程分析,得到不同法线角条件下反应装甲对金属射流的有效切割长度、金属射流的剩余侵彻速度、反应装甲面板和背板的运动速度随时间变化等干扰作用变化数据,能够观察到反应装甲面板和背板的飞行状态和干扰后的射流形状。根据所得数据、曲线图及侵彻结果图并结合相关干扰作用理论进行分析。得到面板和背板对射流有效干扰长度、面板和背板最大速度、射流剩余侵彻速度等干扰性参数变化规律。对比分析表明,随法线角的增大,面板和背板有效干扰长度逐渐增大,法线角70°工况条件相比于法线角0°,背板有效切割金属射流的长度范围提高了368%;射流剩余侵彻速度随法线角的增大呈减小趋势,法线角在50°~70°范围,射流剩余侵彻速度降低幅度最大;且随法线角的增大,射流受反应装甲干扰作用越强。

关键词：反应装甲干扰作用金属射流剩余侵彻速度

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基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪方法

中国激光 2024年第5期51卷 60-68页

作者：周洪星周晚林崔海华徐小伟王波南京航空航天大学机电学院江苏南京210000 中航西安飞机工业集团股份有限公司复合材料厂陕西西安710089

针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题,本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解,然后在分解的基础上通过全... 详细信息

针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题,本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解,然后在分解的基础上通过全变分滤波来抑制噪声,最终通过散斑抑制指数的变化自适应地判断滤波是否完成。通过仿真与实验对所提方法的有效性进行了验证。首先向仿真包裹相位图中添加噪声并采用所提方法进行噪声抑制,根据散斑抑制指数验证所提方法的可行性;然后对预制缺陷的复合材料试件进行检测,并采用所提方法进行噪声抑制;最后通过散斑抑制指数和相位展开结果对所提方法的滤波效果进行验证。结果表明:采用所提方法得到的散斑抑制指数相较于传统的正余弦全变分滤波方法约降低了10.7%,同时有效地保护了相位信息不被破坏。

关键词：测量融合滤波数字剪切散斑干涉术散斑图像噪声抑制

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直齿行星传动罚函数修形优化及动力学分析

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第6期52卷 80-86页

作者：张西金方宗德尹逊民贾海涛杜立立西北工业大学机电学院中国船舶集团有限公司第七〇三研究所

针对直齿行星传动齿轮修形问题，提出了减小齿轮副承载传动误差波动幅度的直齿行星轮系罚函数修形优化方法．研究了内外啮合直齿轮承载接触分析(LTCA)方法，并与Romax软件计算结果进行对比验证；基于承载接触分析方法计算承载传动误差... 详细信息

针对直齿行星传动齿轮修形问题，提出了减小齿轮副承载传动误差波动幅度的直齿行星轮系罚函数修形优化方法．研究了内外啮合直齿轮承载接触分析(LTCA)方法，并与Romax软件计算结果进行对比验证；基于承载接触分析方法计算承载传动误差，提出了直齿行星轮系内外啮合齿轮副的罚函数修形优化方法，进行了行星轮系内外啮合齿轮副修形优化设计．为了验证修形减振效果，将承载传动误差转换为啮合刚度，建立了直齿行星传动系统动力学模型，分析了内外修形优化对轴承支撑处振动加速度的影响．动力学分析表明：外啮合优化修形可以显著减小太阳轮支撑处振动加速度，内啮合修形优化可以减小内齿圈支撑处振动加速度，而且外啮合修形减振效果更好．

关键词：行星齿轮系统直齿轮承载传动误差修形优化动力学

芳纶铺层-蜂窝夹芯U型前缘固化变形仿真计算模型与验证

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复合材料科学与工程 2024年

作者：刘琦唐珊珊王小凯郭俊刚牛建文许英杰西北工业大学机电学院航空工业西安飞机工业(集团)有限责任公司

本文采用有限元仿真和试验验证相结合的方法，对芳纶纤维-蜂窝夹芯U型前缘结构的固化变形问题进行了研究。在仿真建模中，充分考虑了树脂的固化放热、热-力耦合以及化学收缩等，建立了U型前缘的固化温度场和固化变形场计算模型。在试验... 详细信息

本文采用有限元仿真和试验验证相结合的方法，对芳纶纤维-蜂窝夹芯U型前缘结构的固化变形问题进行了研究。在仿真建模中，充分考虑了树脂的固化放热、热-力耦合以及化学收缩等，建立了U型前缘的固化温度场和固化变形场计算模型。在试验制备中，采用了预先固化外蒙皮，再与蜂窝芯、胶膜、发泡胶组合，最后铺放内蒙皮并再次胶接固化的成型工艺。结果显示，仿真模型预测的构件宽侧与窄侧的固化变形量与实际吻合度较高，可为后续前缘构件的模具修型提供指导和依据。

关键词：固化成型芳纶复材蜂窝夹芯 U型前缘有限元计算

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钛合金激光表面处理的进展及应用

稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1296-1309页

作者：徐剑波张博文屈文涛孙霖霖西安石油大学机械工程学院陕西西安710065 西北工业大学机电学院陕西西安710072 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064

钛及其合金由于质轻、耐腐蚀性能好、强度高、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的航空航天与生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、低硬度、和耐磨损性能限制了其发展和应用。激光表面处理(LST)技术在不改... 详细信息

钛及其合金由于质轻、耐腐蚀性能好、强度高、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的航空航天与生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、低硬度、和耐磨损性能限制了其发展和应用。激光表面处理(LST)技术在不改变材料体积的情况下增强表面性能,成为钛合金表面改性的一种有利手段。综述了利用LST技术对钛及其合金材料进行表面改性的研究进展和应用现状。分析了激光相变硬化、激光表面重熔、激光冲击喷丸、激光表面合金化、激光熔覆和复合LST的机理、工艺参数、表面特性和微观结构。总结了LST在航空航天、医学等领域的应用,介绍了现有的局限性,提出了未来的研究方向,并对LST在钛及其合金材料上的发展趋势进行了展望,以推进LST创新,为钛合金在多领域中的应用开辟新途径。

关键词：激光表面处理钛合金航空航天医疗

T型截面铝合金型材零件成组加工技术研究与应用

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机械科学与技术 2024年第2期43卷 366-372页

作者：陈东东邓涛门向南仝朋艳王永军张建航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610092 西北工业大学机电学院西安710072

针对目前飞机T型材零件单件弯曲成形效率低成形精确差的问题,提出了T型材弯曲件成组拉弯成形的成组加工方法。基于截面尺寸、引导线的曲率半径等信息建立了成组分析算法,对T型材进行分组,使用长型材拉弯成形后切割分段得到符合精确外形... 详细信息

针对目前飞机T型材零件单件弯曲成形效率低成形精确差的问题,提出了T型材弯曲件成组拉弯成形的成组加工方法。基于截面尺寸、引导线的曲率半径等信息建立了成组分析算法,对T型材进行分组,使用长型材拉弯成形后切割分段得到符合精确外形要求的T型材零件。通过理论计算、模拟分析和拉弯试验,验证了T型材拉弯成形成组加工技术的可行性,该方法提高了零件的制造效率和成形精度,可以大幅度降低人工矫正的工作量和加工成本。

关键词： T型材零件成组技术有限元方法拉弯成形

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含端壁涡轮导叶红外测温的误差影响机理研究

红外与激光工程 2024年第1期53卷 101-113页

作者：翟颖妮梁智杰孟宪龙刘存良西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

由于涡轮叶片所处的工作环境复杂,受到壁面及燃气辐射干扰,导致测温十分困难。为进一步分析涡轮叶片表面在端壁影响下的温度分布情况,采用数值模拟结合自定义编程的方式进行了含端壁涡轮导叶的温度误差验证计算。利用自定义编程对经典... 详细信息

由于涡轮叶片所处的工作环境复杂,受到壁面及燃气辐射干扰,导致测温十分困难。为进一步分析涡轮叶片表面在端壁影响下的温度分布情况,采用数值模拟结合自定义编程的方式进行了含端壁涡轮导叶的温度误差验证计算。利用自定义编程对经典同心球模型进行了角系数,有效辐射等可靠性验证计算,验证方法可靠。基于该方法进行了端壁与涡轮导叶各网格单元的角系数,叶片表面间的辐射换热计算,输出涡轮导叶的表面辐射特性分布,运用玻耳兹曼定律反推导出该工况涡轮导叶所受到的辐射能流分布情况;计算分析了不同误差影响机理下,含端壁的涡轮导叶温度误差分布情况,探明了热辐射环境下对叶片表面辐射特性的影响。结果表明:当进口黑体辐射温度在1 400~1 800 K之间,进口辐射强度是对叶片换热影响最大的因素;利用有效辐射和所计算的误差分布可知,进口辐射温度影响区域主要是叶片前缘区域,最大计算误差不超过2.82%;通过有效辐射及误差分布可见,出口黑体辐射温度的变化对于涡轮导叶的影响较小,受温度影响区域也主要为叶片前缘区域,最大计算误差不超过2.35%;叶片表面发射率与温度成正相关,当叶片表面发射率增大时,叶片表面温度随之均匀升高,在真实工况下,叶片材料物性的改变较小,在发动机设计中可以近似忽略由于叶片温度变化导致物性参数改变带来的影响。

关键词：涡轮叶片数值模拟辐射换热计算辐射特性反射辐射角系数