航空发动机复杂控制构件创新设计与快速成形

分析了航空发动机传统复杂控制构件深孔加工的难点及直角转弯交叉孔流场特性。基于选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术的创新设计和快速成形在新一代航空发动机控制系统复杂构件研制中的优势不断显现:通过运用集约化和轻量化的设计思路,改变了传统的设计模式和产品架构。通过设计随形流道,降低了液流运动过程中的能量损失。通过支撑优化设计、成形过程模拟等工艺设计和仿真,减少了试错过程,提升了研发效益,实现了产品研制快速迭代。

增材制造使能的航空发动机复杂构件快速研发

为满足航空发动机控制系统复杂构件快速研制需求,研究了基于数字化模型驱动和SLM(selective laser melting,选区激光熔化)增材制造技术的快速研发迭代技术。通过建立增材制造使能的高效正向研发模式,打通"设计—仿真—制造—验证—认证"一体化迭代流程和技术路径,实现了系统级产品功能和性能最优化开发。工程应用实践表明,该技术促进了航空发动机控制系统向轻量化、集约化、高性能、高可靠性方向发展,推动复杂关键零部件/组件的创新研发与应用,不仅可以缩短研制周期,还可降低研发成本,使系统研发效能大幅提升。

虚拟装配技术在航空发动机燃油附件设计验证中的应用

在航空发动机燃油附件产品设计验证阶段,运用虚拟装配技术对设计方案可装配性、维护维修性进行仿真验证,可有效提升燃油附件产品功能性、工艺性和维护维修性,同时还可以起,缩短研发周期、降低研发成本、提高燃油附件产品质量和服务品质的作用。

薄板的多变量小波有限元分析

基于区间B样条小波和广义变分原理,提出了多变量小波有限元法,构造了一种新的薄板多变量小波有限单元.由广义变分原理推导结构的多变量有限元列式,区间B样条小波尺度函数作为插值函数构造的多变量小波有限元法中,广义应力和应变被作为独立变量进行插值,避免了传统方法中应力应变求解的微分运算,减小了计算误差.区间B样条小波良好的数值逼近性能可进一步保证求解精度.通过方形薄板、斜形薄板以及梯形薄板的弯曲和振动分析,验证了此方法的有效性和在广义应力求解中的优越性.

选区激光熔化成形AlSi10Mg组织与拉伸性能的各向异性研究

采用选区激光熔化(SLM)技术成形了Al Si10Mg合金,研究了该合金的显微组织及室温拉伸性能。结果表明:SLM成形Al Si10Mg合金具有细小的显微组织与较高的室温拉伸性能,且存在明显的各向异性;SLM成形过程中的高冷速显著细化了初生α-Al枝晶,熔池内部及边缘不同的凝固条件不仅使两处α-Al枝晶的尺寸不同,而且决定了α-Al枝晶的生长形态,但整体呈外延生长;结合试样不同取向上枝晶间Al-Si共晶组织的形态及演化规律,揭示了合金组织的各向异性;室温拉伸试样沿沉积方向(纵向)与扫描方向(横向)的强度相当,但延伸率相差近一倍,合金性能的各向异性主要表现在延展性上;拉伸断口SEM形貌特征体现了试样的断裂机理,结合横、纵向试样断口处的韧窝尺寸、Al-Si共晶组织形态、微裂纹形成等因素说明了断裂方式为沿晶断裂;SLM成形Al Si10Mg的组织与性能均优于传统铸件,有利于SLM技术在航空发动机控制系统典型复杂零部件的设计制造中实现工程化应用。

基于增材制造的控制系统复杂构件研发快速迭代技术

增材制造(AM)是一种兼顾精确成形和高性能成形的一体化制造技术,因其具有高柔性、快速成形、不受零件形状复杂程度的约束等优势,可使得设计迭代变得更加快速,研制周期大大缩短。