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石墨及其复合材料3D打印研究进展

材料工程 2024年

作者：何玉玉刘轶张芸芸周志军刘于青王勇罗凯剡秀秀曹继伟陈张伟共享智能装备有限公司深圳大学

3D打印作为一种新型制造技术，已被广泛应用于各类材料的成形制造，并展现出巨大的发展潜力。石墨具有优良的耐高温性、导电性、导热性、热稳定性和化学稳定性，在冶金化工、能源行业、航空航天、核工业等领域得到广泛应用。以石墨及其... 详细信息

3D打印作为一种新型制造技术，已被广泛应用于各类材料的成形制造，并展现出巨大的发展潜力。石墨具有优良的耐高温性、导电性、导热性、热稳定性和化学稳定性，在冶金化工、能源行业、航空航天、核工业等领域得到广泛应用。以石墨及其复合材料作为基体，利用3D打印技术生产制造石墨基产品，能够缩短生产周期、提高材料利用率、减少石墨粉尘污染。这为高性能复杂形状石墨的个性化定制及产业化应用提供了一种高效经济的综合解决方案。文章重点阐述了石墨及其复合材料的3D打印技术，分析了各种技术的优缺点，并介绍了3D打印成型的石墨产品的性能和应用，论述了石墨及其复合材料在3D打印领域发展过程中的机遇和挑战，并对未来的发展提出了展望和建议，石墨3D打印技术的发展还需开发扩展石墨复合材料的种类和新型打印装备及其配套设备，并在传统石墨的基础上进行3D打印石墨后处理技术研发。

关键词：石墨3D打印尺寸精度微波吸收石墨电极

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基于流固耦合方法的翼伞操纵力研究

航空学报 2024年

作者：曹皓然黄立家李茜茜余莉南京航空航天大学航空学院中航工业宏光空降装备有限公司

翼伞操纵力是精确空投系统伺服电机选取的关键指标。本文提出了一种基于任意拉格朗日欧拉（Arbitrary Lagrange Euler, ALE）的翼伞操纵力计算方法，以文献翼伞为例进行了不同操纵行程下操纵力计算，计算结果与试验结果规律一致，操纵... 详细信息

翼伞操纵力是精确空投系统伺服电机选取的关键指标。本文提出了一种基于任意拉格朗日欧拉（Arbitrary Lagrange Euler, ALE）的翼伞操纵力计算方法，以文献翼伞为例进行了不同操纵行程下操纵力计算，计算结果与试验结果规律一致，操纵力误差小于5%。在此基础上，探究了空投工况下操纵力的耦合机理及动态变化规律，发现操纵绳下拉至目标操纵行程瞬间，操纵力最大，之后逐渐变小直至稳定。考察了操纵参数对操纵力的影响，结果表明：操纵速率一定，随着操纵行程增加，最大操纵力及稳态操纵力增大，但增长率均减小；操纵行程一定，随着操纵速率增加，最大操纵力增大，稳态操纵力几乎不变；相比于操纵行程，操纵速率对最大操纵力的影响能力较弱。本文研究成果可为翼伞操纵绳设计及伺服电机选择提供理论依据。

关键词：翼伞 ALE方法流固耦合操纵力操纵行程操纵速率

面向边缘计算的数字化车间制造数据实时融合方法

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南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 80-87页

作者：杨宏青周子颉魏乐愚黄少华北京星航机电装备有限公司北京100074 南京航空航天大学机电学院南京210016

针对当前数字化车间制造数据冗余性高、传输协议不一致的问题,提出一种面向边缘计算的车间数据实时融合方法。首先,围绕边缘计算思想,建立基于物联网的车间数据实时采集体系架构;其次,借鉴证据理论,以一致性检测和归一化后的数据为基础... 详细信息

针对当前数字化车间制造数据冗余性高、传输协议不一致的问题,提出一种面向边缘计算的车间数据实时融合方法。首先,围绕边缘计算思想,建立基于物联网的车间数据实时采集体系架构;其次,借鉴证据理论,以一致性检测和归一化后的数据为基础,提出互支持度进行证据转换,并引入改进的证据组合规则获得融合数据,减少设备端上传的数据量,减轻传输网络的传输压力;然后,以OPC UA信息模型为基础,构建协议转换所需配置的信息层次结构模型,以可视化配置的形式完成协议转换,为车间数据提供统一的传输接口;最后,以某航天制造车间总线控制台为验证对象,验证了所提方法的有效性。

关键词：边缘计算数据融合 OPC UA 协议转换

基于知识图谱的复杂薄壁零件机械加工工艺知识建模研究

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航空制造技术 2024年第11期67卷 76-86页

作者：肖彪徐宝德彭仕鑫尉渊丁国智王萌赵正彩南京航空航天大学南京210016 北京星航机电装备有限公司北京100074

智能工艺设计是数字孪生环境下工艺设计的核心,零件工艺知识建模是实现基于数字孪生的智能工艺设计的前提。为此,针对航空航天领域复杂薄壁零件机械加工工艺数据结构化程度低、难以重用的问题,提出了典型复杂薄壁零件机械加工工艺知识... 详细信息

智能工艺设计是数字孪生环境下工艺设计的核心,零件工艺知识建模是实现基于数字孪生的智能工艺设计的前提。为此,针对航空航天领域复杂薄壁零件机械加工工艺数据结构化程度低、难以重用的问题,提出了典型复杂薄壁零件机械加工工艺知识图谱的构建和质量评估方法。首先,对机械加工工艺知识组成和结构进行分析。其次,通过本体建模、知识抽取、知识储存等相关技术实现了工艺知识的可视化表征,并基于Neo4j图数据库实现机械加工工艺知识检索。最后,利用层次分析法对构建完成的知识图谱进行评估,并以框段类零件的机械加工工艺知识为验证对象,得到子图谱的综合准确度为92.28%。试验结果表明,基于知识图谱的工艺知识建模方法切实可行,有助于实现工艺知识的有效组织和重用,为数字孪生的智能工艺设计奠定基础。

关键词：复杂薄壁零件知识图谱工艺知识建模数据抽取图谱质量评估数字孪生

砂型3D打印技术在航空发动机领域的研究与应用

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材料导报 2024年第S1期38卷 431-434页

作者：李瑛辉李天才共享装备股份有限公司银川750021 共享智能装备有限公司银川750021

随着航空工业的快速发展,行业对航空发动机的性能和制造效率提出了更高要求。传统的砂型铸造方法已难以满足现代航空发动机复杂结构的制造需求。砂型3D打印技术作为一种新兴的快速成型技术,以其高效、灵活、精确的特点,为航空发动机的... 详细信息

随着航空工业的快速发展,行业对航空发动机的性能和制造效率提出了更高要求。传统的砂型铸造方法已难以满足现代航空发动机复杂结构的制造需求。砂型3D打印技术作为一种新兴的快速成型技术,以其高效、灵活、精确的特点,为航空发动机的设计和制造带来了革命性的变革。本文综述了砂型3D打印技术的原理、优势及其在航空发动机领域的应用现状;分析了目前砂型3D打印技术在航空发动机领域应用存在的问题,并提出了相应的解决措施;通过应用案例分析,强调了砂型3D打印技术在提高航空发动机生产效率和质量方面的重要性。最后,对砂型3D打印技术在航空发动机行业领域的未来发展趋势进行了展望。

关键词：砂型3D打印铸造航空发动机研究应用

一种厚板多点成形工艺仿真辅助建模程序开发与验证

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电脑与信息技术 2024年第05期 75-78页

作者：曾品松包鹏彭伟波刘艳阳向纪邦蔡文侃湖南飞宇航空装备有限公司上海飞机制造有限公司

为提高厚板多点成形工艺仿真建模效率，基于ANSA的Python API接口程序，开发了一种厚板多点成形仿真辅助建模程序。该辅助建模程序包含模型准备和模型创建两大模块。模型准备模块用于压头快速定位，形成目标成形面以及实现压头和工件初... 详细信息

为提高厚板多点成形工艺仿真建模效率，基于ANSA的Python API接口程序，开发了一种厚板多点成形仿真辅助建模程序。该辅助建模程序包含模型准备和模型创建两大模块。模型准备模块用于压头快速定位，形成目标成形面以及实现压头和工件初始接触。模型创建模块用于边界条件定义以及仿真分析参数设置。使用该辅助建模程序建立了一系列不同曲率半径的球面件多点成形仿真模型，并进行了成形和回弹计算。实验结果对比分析表明：该程序能够在同一软件环境下快速建立复杂型面的多点成形仿真模型。回弹计算结果与实验结果趋势一致，曲率半径越大，结果误差越大。仿真辅助建模程序提高了建模的效率，缩短了分析周期。

关键词：多点成形工艺仿真辅助建模程序回弹计算 ANSA API

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考虑偏航入流的螺旋桨气动特性及滑流分析

工程力学 2024年第8期41卷 238-249页

作者：张志涛谢长川黄坤慧杨超王亚茹北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 海鹰航空通用装备有限责任公司北京100074

采用数值仿真的方法,对四叶螺旋桨在飞行中遭遇非轴向的偏航入流而产生的复杂非定常气动力问题和滑流现象进行了研究。结合非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和滑移网格方法,以偏航角、来流迎角和入流速度为变量,得到不同工况下螺旋桨非... 详细信息

采用数值仿真的方法,对四叶螺旋桨在飞行中遭遇非轴向的偏航入流而产生的复杂非定常气动力问题和滑流现象进行了研究。结合非定常雷诺平均Navier-Stokes方程和滑移网格方法,以偏航角、来流迎角和入流速度为变量,得到不同工况下螺旋桨非定常拉力、力矩、推进效率等特性和滑流流场分布情况。结果表明:保持迎角和来流速度一定,当偏航角从15°增加到25°时螺旋桨拉力和推进效率分别提升了16.20%和6.76%,一定范围内螺旋桨气动特性与偏航角的变化具有正相关性,偏航入流导致桨后滑流流场分布和桨尖涡产生一定程度的偏转,螺旋桨尾迹缩短,滑流区风速得到恢复。螺旋桨非定常气动特性系数随迎角的增大而增大,偏航入流耦合小迎角与大迎角、无偏航计算结果基本相等。螺旋桨4个桨尖涡强度大小不相等,表现出不对称性;偏航入流对螺旋桨的气动性能起到明显的提升影响。

关键词：螺旋桨偏航入流非定常气动特性滑流滑移网格

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自适应蚁群算法的无人机三维航迹规划

电光与控制 2024年第5期31卷 24-29页

作者：张骜毛海亮卞鹏陈侠沈阳科技学院沈阳110000 海鹰航空通用装备有限责任公司北京100000

针对传统蚁群算法三维空间节点多、算法搜索难度大等问题,提出自适应蚁群(IAACO)算法的无人机三维航迹规划算法。首先,通过栅格划分三维空间,使该算法可以应用于三维航迹规划;然后,建立一种不均匀的初始信息素矩阵,并加入一个自适应的... 详细信息

针对传统蚁群算法三维空间节点多、算法搜索难度大等问题,提出自适应蚁群(IAACO)算法的无人机三维航迹规划算法。首先,通过栅格划分三维空间,使该算法可以应用于三维航迹规划;然后,建立一种不均匀的初始信息素矩阵,并加入一个自适应的信息素挥发因子,提高了算法的搜索效率,同时也加快了算法的收敛速度;最后,通过定义三维的长度指标函数和角度指标函数,进一步建立无人机航迹优化的目标函数,实现了三维航迹规划的全局优化。仿真结果表明,所提算法运行时间更短、收敛速度更快,规划出的航迹也更短更平滑。

关键词：无人机航迹规划蚁群算法自适应算法

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选择性激光烧结用聚合物复合材料的研究进展

材料导报 2024年第19期38卷 279-287页

作者：周英伟樊玉鹏于瑞龙谭锐马月婷王鹏伟尹绍奎高端装备铸造技术全国重点实验室沈阳110022 西安西航集团莱特航空制造技术有限公司西安710018

选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)技术是一种重要的增材制造(3D打印)技术,其成型原料主要为粉末状材料,聚合物材料是SLS技术中应用最早且最广泛的材料。随着人们对SLS成型产品各种性能要求的日益增多,用于SLS技术的聚合... 详细信息

选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)技术是一种重要的增材制造(3D打印)技术,其成型原料主要为粉末状材料,聚合物材料是SLS技术中应用最早且最广泛的材料。随着人们对SLS成型产品各种性能要求的日益增多,用于SLS技术的聚合物材料由于种类少且性能单一,已经无法满足其成型需求。通过对聚合物材料进行复合改性制备复合材料,不仅可以提高SLS成型产品的性能,而且能够丰富SLS材料的种类,目前聚合物材料的复合改性研究已经成为SLS材料领域的热点和重点。本文介绍了SLS用聚合物材料复合改性的方法,阐述了各种方法的特点及国内外的研究现状,并对SLS用聚合物复合材料未来的研究方向进行了展望。

关键词： 3D打印选择性激光烧结聚合物复合材料

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