薄壁密封舱大承载胶接结构设计

载人航天器大型化、轻量化的特点对结构效率提出了更高的要求,文章提出一种薄壁密封舱大承载胶接结构设计方法,通过采取胶接区域变厚度设计、通气孔分布式设计、打磨工艺设计和抽真空加压设计等针对性改进措施,有效解决了"浴盆效应"、支座与舱壁的刚度匹配、舱壁局部表面处理以及胶接加压等问题。仿真分析和试验表明:支座在胶层剥离前可承受约12 000N的剪力,胶接性能得到明显提高,此方法可用于密封舱舱内结构设计。

厚板轧机轧制区接触状态的有限元分析

应用大型非线性有限元软件MSC.Marc,建立了三维动态弹塑性全辊系有限元模型,对四辊轧机轧制厚带钢的过程进行模拟。与以往模型相比,该模型充分考虑了由于窜辊、辊形、单侧驱动等客观因素带来的辊系不对称特点,最大程度上减少了假设。基于模型,深入研究了不同带钢宽度时,轧制区轧件与工作辊间接触压力及摩擦力的三维分布情况,对研究厚板四辊轧机与带钢的接触状态及相关问题的解决,提供了理论依据。

长行程窜辊热轧平整机辊形一体化改进与应用

针对某厂热轧平整机工作辊局部磨损严重及由此引起的辊系板形调控能力变得十分复杂等问题,提出适用于热轧平整机工作辊的磨损模型,基于此分析工作辊服役过程中特殊磨损形状对板形调控能力的影响规律。对工作辊和支持辊辊形进行仿真分析与理论研究,提出热轧平整机一体化辊形配置并进行工业轧制试验。研究结果表明:原有辊形配置不合理,易造成工作辊的不均匀磨损、工作辊过度挠曲和有害接触区过大等问题;新辊形配置使弯辊力调节比率由50%-70%缩小到25%-35%。

空间大型载荷平台在轨构建技术探讨

针对以空间太阳能电站系统、超大面积SAR天线系统、大型在轨服务平台等为代表的巨型空间设施无法通过一次运载实现在轨构建的共性问题,通过对太空增材制造、可展开结构、可组装结构及单胞重复组装等四种大型结构在轨构建方法进行讨论和分析,归纳其优缺点,并提出一种包含单梁组装、单梁装填、单梁自动扩展、单梁截取、多梁组装、胞元填充等6个步骤的大型结构在轨构建新方案。研究结果表明,新方案可显著提高运载效率,提高在轨构建可靠性,此方法还可以用于超大型一维、二维、三维结构平台的在轨构建,为空间大型载荷平台的在轨建造提供参考。

用于桁架在轨装配的单向触发搭接机构建模与仿真

针对桁架结构在轨搭接过程中节点插接脱离共存问题,提出了一种由外部驱动,单向触发,能够实现桁架节点锁紧与解锁功能顺次切换的搭接机构,运用Matlab插值方法对搭接机构进行参数化设计,利用Adams软件对虚拟样机模型进行仿真。结果表明:搭接机构能够在单向驱动触发下实现被导向零件的唯一确定运动轨迹,并完成解锁与锁定状态的顺次切换。研究结果能够为复杂大型桁架结构的搭接机构设计提供一种新的思路。

热轧带钢平整机工作辊的不均匀磨损及其降低措施

以2 250 mm热轧带钢平整机为对象,对工作辊的不均匀磨损进行研究。通过测量发现其工作辊磨损具有"W"形的特征,并分析该磨损与热轧和冷轧平整磨损的异同。结合其磨损特点,构造磨损模式函数,采用遗传算法确定模型参数,得到可满足工程要求的磨损模型。利用该模型计算分析不同窜辊策略时工作辊的磨损情况,针对原策略的不足提出新的窜辊策略并进行工业试验。研究结果表明:不均匀磨损程度减小,工作辊服役期延长。

载人充气密封舱结构关键技术研究

简要论述了充气密封舱相对于金属密封舱的技术优势,通过分析国外充气密封舱的技术发展,结合我国充气密封舱发展现状,提炼了高效折叠展开技术、低漏率密封技术、长寿命承压设计技术和全柔性防护设计技术等四项关键技术,阐述了关键技术研究成果。上述充气密封舱结构关键技术已基本突破,经验证,充气密封舱折叠效率大于4、气密性低于0.05 kg/天,承压层结构蠕变寿命满足使用要求,柔性防护结构可抵御空间碎片的撞击,各项指标满足载人密封舱的要求,可以作为我国载人充气密封舱的工程应用的技术基础。

优化技术在航天器结构设计中的应用

针对某航天器相机安装支架结构设计时安装边界条件差、重量要求苛刻、力学性能要求高等难点,研究支架构型最优解。分别以最高基频和最小体积作为目标函数进行拓扑优化,完成多目标优化。在拓扑优化基础上,针对梁系长度、梁系分布、截面面积,进一步完成多参数优化,并结合工程实现得到最优的支架结构。有限元建模分析结果表明:重量较原设计方案轻49%,基频高22%,强调裕度大于2;设计效率更高、结构性能更优。支架已随航天器通过了飞行试验考核验证。

一种基于多因素耦合的谐波减速器传动精度逆向分析方法

谐波减速器的传动误差是由零件加工及装配过程中的几何偏心和运动偏心等偏心矢量耦合而成的,具有频域性特点,并且各种单因素引起的传动误差分布概率符合瑞利分布。通过空间运动学、谐波啮合原理,建立了基于瑞利分布的传动误差多因素耦合模型,完成了置信区间可达99%的谐波减速器传动误差的预判模型。通过预判模型能够计算出各传动误差源的权重系数,提出一种基于误差源权重系数、从控制零件加工制造精度重新优化分配传动误差的逆向分析方法,在满足传动误差设计指标的同时,可最大程度降低加工制造的难度及成本,具有重要的工程应用价值。最后,针对40型谐波齿轮减速器进行传动精度的逆向理论分析和实验验证对比,实测结果与理论计算值吻合。

冷轧单机架平整机吹扫系统优化

针对首钢冷轧单机架四辊平整机平整液残留问题,分析了平整机平整液系统和吹扫系统的特点,通过采取提高吹扫压力、增加喷梁、缩短可能残存平整液管路长度等措施,有效解决了平整液残留问题,大大提高了罩退产品质量,合格率由20%上升到90%。

某微小卫星结构优化设计及验证

针对某微小卫星由于细长构型造成的x向基频偏低的问题,经过4种方案对比,采用对底板进行X型内埋梁加强,对侧板连接环节进行加强设计的方法,有效提升整星刚度,增强了传力路径的连续性。分析结果表明:加强设计后,重量仅增加11.73%,卫星x向基频由26.3 Hz提升到33.1 Hz,提高25.86%。试验验证了设计的有效性,X型内埋梁加强设计可作为优化微小卫星结构传力路径的优选方法。

基于空间站平台的机器人在轨服务系统架构研究

空间站平台为机器人在轨服务提供了一个“太空母港”。本文以空间站为核心,通过模块化,通用化的思路,提出机器人在轨服务系统,以独立或集群的方式完成空间站系统自身维护、故障航天器在轨服务和维护、空间碎片清理等复杂的任务,构建“空间站+机器人”的航天在轨服务新体系,满足航天在轨服务新技术后续发展要求。

带钢轧制过程中辊系内应力分布的数值模拟研究

针对轧辊失效问题,基于数值模拟分析了带钢轧制过程轧制区轧制压力、摩擦力及轧辊内应力的三维分布情况。确定了不同因素对轧制区接触状态影响的对比方法,对接触区工作辊的三维应力分布进行了详细地研究。这对探索轧辊的失效机理是非常重要的。

横向不均匀润滑轧制理论

针对轧辊轴向不均匀磨损及由此带来的板形控制问题,建立了三维弹塑性动态辊系模型,分析了辊件间接触状态及其与轧辊轴向磨损分布间的关系,并由此提出了横向不均匀润滑轧制理论.仿真结果表明,通过改变辊件间横向摩擦因数分布,在保证带钢质量的前提下,实现了辊件间接触压力及摩擦力分布的均匀化,从理论上验证了横向不均匀润滑在改善辊件间接触状态方面起到的积极作用.最后,对横向不均匀润滑轧制理论的可行性进行了分析.

SP调宽压力机轧制过程有限元数值模拟

为了实现板坯在连铸连轧之间的宽度衔接,大侧压定宽技术是对板坯进行在线调宽的有效措施之一。在对武钢2250热连轧机的SP调宽压力机工作模式分析的基础上,利用大型有限元软件Marc建立了SP调宽压力机三维调宽有限元分析模型,分别分析了SP调宽压力机在调宽过程中板坯在长度、宽度和厚度方向的变形以及应力变化情况,为板坯宽度的精确调整提供了参考依据。

武钢2250热轧平整机窜辊策略的研究

为了抑制或均匀武钢2250热轧带钢平整机在轧制服役过程中所表现出严重的"W形"工作辊磨损,降低磨损峰值,改善工作辊出现褶皱、光带等辊面缺陷,提高带钢的板形质量。根据现场轧制工艺条件及生产实际,通过建立热轧平整机工作辊的磨损预报模型,对工作辊的窜辊方式、窜辊步长和窜辊节奏等主要影响因素进行了研究,提出了改进的工作辊窜辊策略。通过现场试验发现,工作辊磨损峰值小于40μm,较改进前减小约20%;板形调控特性得到改善,弯辊力调节量较改进前减小约30%;降低了辊耗,延长轧辊服役时间,单位磨损量减小约20%。

三环减速器齿环部件的动特性分析

在建立三维装配实体的基础上,建立了三环减速器齿环部件的有限元模型,采用Lanczos法对齿环部件进行了动特性分析。在建模中对实际约束条件进行合理简化,并对关键零件的接触问题做了处理。动态分析得到了其固有频率和振型,显示了齿环部件的弯曲、扭转及其耦合振动特性。结果表明三环减速器齿环部件的模态密集,频率范围很宽,振型复杂,为三环减速器的结构改进及整机的动态响应分析提供了理论依据。

高速钢轧辊在带钢热连轧机上服役机架的最优匹配

针对带钢热连轧机生产中存在的轧辊磨损过大、易剥落、板形控制能力差等问题，结合高速钢轧辊的优缺点及实际上机服役情况，通过数值模拟分析了高速钢轧辊处于F1～F4不同机架服役时，热连轧机的板形调控能力。计算结果表明：当F4机架使用高速钢轧辊时，轧机的板形控制能力相对较强；而当F3机架为高速钢轧辊时，轧机的板形控制效果相对较好，上机试验验证了数值模拟结果的正确性，从而为高速钢轧辊在热连轧机上的应用提供理论依据。

热轧带钢平整机工作辊磨损模型的研究

基于大量检测工作辊外形尺寸和工艺参数的基础上,对2250热轧带钢平整机的工作辊的特点和磨损原因进行了分析,采用遗传算法建立了工作辊磨损预报模型。现场实测数据表明,该模型预报精度较高,对于进行工作辊磨损影响因素分析及改善不均匀磨损具有重要的理论和应用价值,可用于指导生产实践。

600 MW 1Mn18Cr18N护环外补液压胀形的数值模拟与试验研究

针对600 MW 1 Mn18Cr18N护环的国产化问题,利用有限元方法,通过数值模拟分析了内压、接触压力、锥角、阻力环等参数对护环胀形的影响。分析表明:内压p决定了护环的强化率,可以作为护环胀形的先行条件;接触压力pc和摩擦力fc单独作用时,护环基本不会发生变形;在锥角一定的情况下,调节pc可以有效地改善凸鼓形缺陷;壁厚一定时,高径比处于一定范围内的毛坯,可以用同一套模具生产。在此基础上,提出了护环研制工艺流程,得出了600 MW 1Mn18Cr18N护环成形所需的最佳参数组合。试验结果验证了分析结果的准确性,并表明所提出的研制工艺流程是切实可行的。