航空叶片电加工多物理场耦合仿真及实验研究

针对涡轮转子叶片电解加工过程参数分布复杂、型面难以预测的问题,分析电解加工过程中电场、流场、温度场特性,建立多场耦合数学模型并利用Matlab ode45函数求解多物理场耦合数值解;利用COMSOL软件对叶片电解加工过程多物理场进行数值模拟,得到加工间隙内电解液流速、温度、电解质电流密度的分布规律;选择合适的工艺参数完成了Inconel 718叶片电解加工试验,用三坐标测量机得到叶片轮廓曲线的实测值,与单电场仿真的理论值与多物理场耦合后仿真的理论值进行对比。结果表明,多物理场耦合仿真的理论值更接近于试验检测的实测值,能够准确模拟实际电解加工过程,可以为实际加工过程阴极工具设计、参数优化等提供理论依据,对提高电解加工质量和效率有重要意义。     

小锥度锥形孔电解加工的试验研究

针对常规加工方法难以满足在难加工材料上进行锥形孔加工的难题,尤其是小锥度锥形孔的加工,本文建立了小锥度锥形孔电解加工的多物理场耦合数学模型,基于COMSOL开展了电解加工过程的多物理场耦合仿真,进行了小锥度锥形孔的电解加工试验研究,通过设置不同的阴极进给速度、工作电压分别得到不同锥度锥形孔的仿真和试验测量轮廓曲线,并进行对比分析,总结工艺参数对锥形孔轮廓曲线的影响规律,验证加工过程多物理场耦合仿真模型的准确性。     

脉动态电解加工多场耦合仿真分析及试验研究

为了掌握脉动态电解加工多物理场耦合机制,针对直流电解加工和脉动态电解加工两种加工模式建立了包含电场、流场、传热和气泡的数学模型来开展多物理场耦合仿真分析,研究不同加工间隙下多物理场耦合作用对电流密度分布的影响,通过试验对仿真结果进行了验证。     

振动进给对表面小微结构电解加工流场的影响

为研究振动进给对表面小微结构电解加工流场的影响，以薄片表面小微结构为研究对象，建立了电解加工多场耦合仿真模型，对持续进给和振动进给条件下微结构电解加工过程进行仿真，并开展工艺试验，研究了振动进给对流场的影响规律。结果表明，耦合间断放电的振动进给可保证电源开通前电解液更新为电导率分布均匀的初始状态；随着加工深度的增加，振动运动对流场的扰动减弱，而沿程气泡分布趋于均匀；对于加工深度在0～0.5 mm的表面微结构，振幅为0.3 mm、频率为40 Hz的振动进给运动对流场条件改善效果较好，有利于提高薄片表面小微结构电解加工过程稳定性、表面质量以及尺寸一致性。     

基于多场耦合的电解加工腐蚀模拟

为掌握电解加工过程中多物理场耦合机制,利用湍流气泡流模型对电解加工对电解加工中气液两相流场进行描述,并耦合电化学相关模型,分析了初始状态及不同时刻下的电流密度和工具阴极、工件阳极表面气泡率的分布规律.仿真结果表明:间隙两端的杂散电场和阴极表面析出的氢气会使加工间隙内的电流密度分布不均匀,从而影响工件的腐蚀成型.此次研究结果可为缩短实际加工试验的周期,提高加工精度提供参考.     

回转体表面掩膜微细电解加工有限元分析及试验研究

针对在回转体零件表面加工微织构的难题,文中建立了回转体表面微细电解加工的多物理场耦合数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行了仿真求解。设计了掩膜电解加工专用夹具和电解液系统,优化了电解液的流道结构,在较低加工电压和较短加工时间的条件下,开展了工艺试验。通过对比分析微坑深度的仿真值和测量值,验证了加工过程多物理场耦合仿真模型的准确性,得到了形状精度高、均匀排布的直径为φ200μm的微坑阵列,为在回转体表面加工微织构提供了一种合理有效的方法。     

抽吸电极电解加工微小孔加工工艺研究

航空发动机中的微小孔电解加工的入口杂散腐蚀影响着零部件的疲劳强度,针对电解加工微小孔时入口形貌不理想的难题,利用抽吸电极电解加工方法,有效降低了高温合金上微小孔入口的杂散腐蚀。通过多物理场耦合模型分析了电解加工过程中的电场、流场分布情况和轮廓成型过程,与相同参数下管电极电解加工对比,同时研究加工过程中的供给流量与抽吸压力的大小对入口形貌的影响,并优化了仿真参数,进而指导加工工艺。仿真与试验结果表明：采用合适的抽吸电极结构和加工工艺参数,电解加工的入口杂散腐蚀区域可明显减小甚至消失,可以有效提高加工定域性;在其他参数不变的情况下,采用1.5 mL/min的供给流量、27 mL/min的回收流量时,加工过程稳定无短路,获得的入口形貌无杂散腐蚀。研究结果对进一步了解抽吸电极电解加工的原理以及提高高温合金小孔加工质量均具有重要意义。     

基于湍流SST模型电解加工温度场数值仿真研究

针对电解加工过程中电解液温度难以准确预测的问题,采用湍流SST模型求解电解液流速及Euler双流体模型求解气泡率分布,建立多场耦合仿真模型求解极间间隙中电解液的温度分布。对比湍流k-ε、SST模型以及SST耦合Euler模型计算温度分布的结果,分析了不同流量和出口压力对电解液温度分布的影响。结果表明:采用湍流SST模型计算得到的电解液温度分布比k-ε模型更接近试验结果;考虑气泡率对温度的影响,采用SST耦合Euler模型计算得到温度分布的结果更精确;出口处电解液温度随流量的增加而降低;在相同流量下,极间电解液温度随出口压力的增加而小幅上升。     

基于多场耦合模拟的电解加工温度场研究

针对电解加工过程中温度不均,很难用试验装置准确测量的问题,建立了电解加工多物理场模型。在COMSOL Multiphysics软件平台进行电解加工数值模拟,分析了不同电解液流速下的温度、电流密度变化规律。得出通过加快电解液流速可以使阳极温度、电流密度更加均匀。     

基于高速摄像的脉动态电解加工电流特性研究

针对脉动态电解加工的电流特性开展多物理场耦合仿真分析,仿真结果显示电流波形以最小加工间隙时刻对称分布。针对在脉动态电解加工实验中观察到的加工电流峰值实际前置于最小加工间隙时刻的现象,采用高速摄像对脉动态电解加工中的产物情况进行观测,并结合图像灰度处理软件对产物在间隙中的比例进行量化分析,分析结果表明产物在加工间隙内的堆积过程特性是引起电流波形峰值前置的主要原因。     

发动机曲轴油封结构参数对唇口接触性能的影响

为研究结构参数对发动机曲轴无簧油封唇口接触性能的影响,利用ANSYS软件建立了油封的轴对称有限元分析模型,计算分析了油封唇口腰厚、腰长、空气侧角度、圆角半径和过盈量等结构参数对唇口径向力和接触宽度的影响,结果表明:径向力随腰厚、唇口圆角半径和过盈量的增加分别呈非线性和近似线性增加,随腰长的增加而非线性减小,随空气侧角度的增加而呈先快速减小后缓慢增加的变化趋势;接触宽度随腰厚、唇口圆角半径和过盈量的增加呈非线性增加,随腰长和空气侧角度的增加而非线性减小。     

云制造模式下基于胜任力模型的工业设计能力评估

云制造模式下,由于缺乏对设计人员的能力进行量化建模与评价方法的研究,进而影响了复杂设计任务与设计能力的合理匹配,阻碍了设计能力的社会化聚集。基于胜任力模型,面向云制造模式下的工业设计人员,从元胜任力、行业技术胜任力、设计任务胜任力及学习能力胜任力等角度构建了设计能力评估体系,讨论了基于网络分析法的设计能力评估方法,通过对工业设计云服务平台的设计能力评估,验证了文中方法的可行性与科学性。研究成果解决了云制造模式下设计能力综合评估,为实现广域社会化工业设计能力的动态重构奠定了基础。     

可伸长橡胶履带接触建模及连接算法研究

为有效预测可伸长橡胶履带系统性能,研究了履带-轮-地面之间的相互接触问题,开发了一种橡胶履带连接算法,提出了履带张力的计算方法,建立了履带与负重轮、驱动轮、导向轮以及地面间的相互接触模型,分析了车辆沉陷、履带下的接地压力分布、剪切位移和剪切应力,并在干沙和粘土两种土壤以及半圆形和波形两种构形路面条件下进行了算例仿真分析。仿真结果表明采用新的履带连接算法建立的接触模型可以合理预测橡胶履带长度变化。研究结果为进一步预测和改善橡胶履带系统动力学性能提供了有益参考。     

异构多核运动控制器的设计

针对传统运动控制器稳定性差、控制效率低、软件构架不完善等特点,结合异构多核技术的优势,提出并开发一种异构多核处理器运动控制器。文章详细阐明该系统硬件设计和软件设计,硬件设计主要说明以异构多核处理器OMAPL138为核心,FPGA为扩展的系统构架;软件设计借助于不同指令集操作系统,利用Sys Link完成多系统平台通信。结合运动控制器的特性,提出异构多核任务调度策略。分析异构多核通信Sys Link的Notify和List MP组件特点,将任务调度策略各条规则,封装到List MP表头,通过查表法实现任务调度策略。通过实验表明,该运动控制器具有较好的实时性和稳定性。     

智能扫地机器人双环积分滑模控制方法研究

针对Mecanum轮型扫地机器人在车轮打滑和重心偏移等不确定非线性因素影响下的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于修正动力学模型的轨迹跟踪控制方法。首先,对机器人进行了运动学与动力学分析。然后,根据外界干扰及参数估计的不确定性对动力学模型进行了修正,设计了双环积分滑模控制器,并通过Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性。最后,在不同扰动作用下,以圆为参考轨迹进行跟踪仿真,结果表明:该控制系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性,避免了因不确定性参数估计带来的建模误差,为扫地机器人在实际轨迹跟踪控制运用中奠定了理论基础。     

深微孔导通状况的声波导检测技术

通过建立深微孔的声波导数学模型,确定出相应的声学边界条件,利用多物理场耦合软件建立有限元模型,分析阻塞物在孔径向的尺度对导波传输的影响特性,得到孔输出导波的强度随阻塞量增大而减小的规律,同时对阻塞物在孔内不同轴向位置对导波传输的影响特行进行分析,得出阻塞物位置对导波的传输影响较小,相对变动量小于5%这一结论。利用镍合金管模拟深微孔进行堵塞检测实验,对实验数据的处理结果表明,随着内孔堵塞量的增加,接收到的导波幅度将越来越低,这一结论一致于理论分析,从而验证了该检测技术的可行性,为其走向在线应用提供了支持。     

火炮自动机齿形链传动系统动态特性分析

为了解火炮过程中传动的稳定性,研究火炮自动机齿形链传动系统的动态特性。在火炮自动机瞬间启动、急停和侧向加速度大等特殊工况下,建立该齿形链的虚拟样机模型;利用多体动力学,对自动机传动系统中齿形链的传动过程进行动态仿真。仿真结果表明:在自动机特殊工况下该齿形链传动的瞬时传动比误差不超过2.1%,满足自动机输弹系统稳定性要求;链条啮入链轮的瞬间冲击载荷峰值随着转速提高而降低;链节的横向波动量峰值为0.05mm,小于理论计算峰值,纵向波动峰值为0.04mm,明显大于理论计算峰值;可以看出,齿形链满足火炮自动机传动系统要求。     

基于飞行数据的高压涡轮叶片蠕变寿命评估

针对民用航空发动机的特点,提出一种基于机载飞行数据的民用航空发动机高压涡轮叶片蠕变寿命评估方法。从机载飞行数据中提取发动机的实际使用载荷谱,通过有限元仿真得到高压涡轮叶片的应力和温度载荷谱,借助寿命评估模型计算一个飞行循环对高压涡轮叶片造成的累计损伤量,进而得到该发动机高压涡轮叶片的蠕变寿命。该方法对民航发动机的寿命预测、避免因高压涡轮叶片提前到寿而影响飞行安全和维修方案的制定具有重要意义。     

基于Isight软件的磁流变减震器节能性研究

汽车磁流变减震器与传统减震器相比,具有阻尼连续可调且调节范围广、响应速度快等优点,能提高汽车的舒适性和操纵稳定性。但磁流变减震器需要消耗电能,这与汽车经济节能的要求相矛盾。基于磁流变减震器的数学模型,利用Isight和MATLAB软件进行灵敏度分析和交互作用分析,研究各参数对于线路电流和阻尼力的不同影响程度,对磁流变减震器的节能设计具有一定的指导意义。     

一种基于鞍点近似的高效二阶可靠性分析方法

一次可靠性分析方法虽然效率高但在解决非线性状态极限函数问题时精度低,二次可靠性分析方法计算精度高但是效率较低,工程实际中很难普遍使用。为此,在分析传统二阶可靠性分析方法精度损失原因的基础上提出了一种具有较高精度且相对二阶可靠性分析方法高效的可靠性分析方法。所提方法首先用一系列的二次多项式组合近似表示极限状态函数。进而通过变换求出近似极限状态函数的累积量母函数,使用鞍点近似求得失效概率。最后用一个数值案例证明方法的有效性。