基于KBE的模具型腔设计系统

为了解决模具型腔设计过程中信息集成和知识经验共享问题,提出将基于知识的工程（knowledge basedengineering,KBE）技术引入模具的型腔设计过程,并构造了基于KBE的模具型腔设计系统,其中充分采用了特征技术和知识工程技术.特征技术主要解决模具型腔设计各阶段的信息集成问题,而知识工程技术则主要解决模具型腔设计过程中的知识共享问题.研究结果表明,通过在模具型腔设计过程中引入KBE技术,可以有效地提高模具型腔设计的设计效率,加快模具开发的进程.     

高速硬加工中切屑成形的有限元模拟

为了研究AISI4340钢高速加工中切屑形成机理，建立了高速加工的有限元模型.该模型采用Johnson-Cook（JC）模型作为工件材料模型，采用JC破裂模型作为工件材料失效准则，刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律，并采用任意拉格朗日-欧拉方法实现切屑和工件的自动分离.利用建立的有限元模型模拟了四种切削条件下的材料加工，分析了切屑形成过程，模拟得到了不同切削条件下的切削力，并对其进行了比较.研究结果表明，在高速加工条件下形成了不连续状切屑，不连续状切屑形成机理与基于自由表面破裂的锯齿状切屑形成机理不同.     

钛合金的已加工表面残余应力的数值模拟

为了揭示高速切削对航空钛合金加工表面残余应力的影响，利用三维斜角切削有限元模型对钛合金Ti6Al4V的高速切削加工过程进行了模拟，获得了不同切削速度和不同切削深度下的已加工表面残余应力分布.模拟结果表明：切削速度对已加工表面残余应力具有重要影响，而切削深度对已加工表面残余应力影响较小; 已加工表面层残余应力为拉应力，沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力; 3个主方向的残余应力值随切削速度的增加而增加，而随切削深度的增加无明显变化; 切削速度和切削深度对残余应力层的厚度影响都很小.     

基于图的网格分割

为了简化模型反求过程，提出了一种基于图的网格分割算法，分别以网格中的顶点和三角面片作为图中的元素，生成2种未定向加权全连通图的表达．对于由顶点生成的图把网格顶点的几何信息转化为颜色信息，对曲率计算引入的噪声采用中值滤波和均值滤波的方法滤除，并利用顶点之间颜色的差别作为图中连接相邻元素的边的权．对于由三角面片生成的图，利用相邻面片的二面角作为图中相邻元素的边的权；然后利用一个不相交集合的森林分割图，进而实现网格的分割．结果表明，这种分割方法可以快速、有效地实现网格的分割．     

铣削加工中薄壁件装夹方案优选的有限元模拟

针对薄壁零件刚性差,制造过程中容易产生装夹变形的工艺难题,采用有限元分析方法,对加工过程中的薄壁件装夹方案进行了优选.将工件视为弹性体,装夹/支撑作为刚体,运用有限元分析软件,分别对装夹位置、装夹顺序以及加载方式三个因素在装夹过程中对框类薄壁零件产生变形的影响进行了模拟.结果表明,夹具或支撑间距较大,先在刚性较差的表面上进行装夹,每个夹紧力均在一步内施加的方案是最佳装夹方案.     

蜂窝芯零件五坐标加工无干涉建模

从曲面整体连续性、可加工性的角度，提出了一种组合曲面整体G^1连续模型的建立方法，并推导出曲面过渡区域五坐标加工时无局部过切干涉的条件．为了保证方向舵表面铺层和蜂窝芯之间的胶结强度，避免加工过程中的局部过切干涉，分析了复杂过渡曲面区域的设计方法，获得了既能保证整体连续性又能保证可加工性的高品质曲面模型．     

基于截面特征相容的曲面约束重构

为了从点云中重建高品质的曲面模型,提出一种基于截面特征相容的曲面重构方法.该方法将由点云切片获取的截面曲线分层次表达为直线、圆弧、B样条等基本曲线元和特征点的集合,并基于曲线微分几何属性,建立截面曲线特征点对应的数学模型,采用动态规划法求解并确定其初始对应关系,以曲线元特征匹配准则优化对应,逐步确立截面曲线间的特征对应关系,将特征对应关系映射为参数对应即可利用成熟算法逼近生成蒙皮曲面.实例表明,该算法获取的曲面模型不但满足精度和光顺性要求,而且忠实地反映了原始物理样件所蕴含的特征信息.     

基于边特征的点云数据区域分割

为了提高反求工程建模的效率,提出了一种基于空间栅格的区域分割方法.该方法采用二次抛物面模型计算散乱数据点的曲率,利用空间栅格结构建立散乱点的拓扑关系,根据栅格中数据点与栅格中心点的相对位置计算栅格曲率以及相邻栅格间的曲率差值,由曲率差函数判别并抽取边特征栅格.通过特征栅格的空间位置与曲面栅格的连通性实现了空间散乱数据的区域分割. 工程应用实例表明: 该方法能够直接处理点云数据而无需构建三角网格,具有运算简单,稳定性高等特点.可有效解决具有曲率突变性的点云数据的区域分割及特征提取问题.     

板类构件内部残余应力测试技术研究

为了克服现有残余应力测试技术难以测定工程构件内部残余应力的局限性,提出一种被称为裂纹柔度法的残余应力测试新方法.基于线弹性断裂力学原理,在被测物体表面引入一条深度逐渐增加的裂纹,通过测定零件表面的残余应变释放量来计算7055铝合金板材内部残余应力分布规律.研究结果表明,裂纹柔度法与逐层钻孔法及X射线衍射法相比,具有更好的敏感性和精确度,可用于测定板类构件内部残余应力.     

反求工程CAD建模技术研究

将设计思想或实物原型迅速、直接、精确地转变为可以再加工的CAD模型,是产品创新设计和快速原型制造面临的关键技术,综合国内外反求工程CAD建模的研究和应用现状,分析了反求工程CAD建模问题的特点和需要进一步解决的主要问题,讨论了目前工程界普遍采用的反求工程CAD建模技术与思路,以及作者在解决这一系列问题中取得的进展情况。