增强现实环境下装配操作感知方法研究

现有的自然虚拟装配操作交互模型对双手协同操作和单步操作工作量的表达存在不足,针对这个问题,提出增强现实装配操作感知模型,实现机械装配操作参数化表达。提出基于装配运动特征的虚拟物体位姿计算方法,建立模型的真实手部元素与被操作虚拟物体元素的运动关联,满足模型对虚拟物体位姿求解的需求。提出基于模型元素的模型关键状态计算方法,满足模型运行需求。开发了应用案例,实验表明,模型可表达五种常见装配操作,满足装配培训需求。

基于凸型线圈双向电磁力加载的管件电磁翻边成形

传统线圈电磁力单一导致管件翻边角度不佳。本文提出采用凸型线圈管件翻边的方法,通过设计新型线圈,同时为管件翻边提供双向电磁力。建立了两组模型,分别采用传统线圈和凸型线圈驱动管件发生电磁翻边成形,探讨分析了两组管件模型翻边成形过程中的电磁力矢量以及变形速率的变化。结果表明,凸型线圈加载管件翻边时提供的双向电磁力极大地提高了管件变形的流动性,从而提高了翻边角度。此外,相同放电参数下基于凸型线圈的管件翻边角度较传统线圈提高了1.25倍。显然,新型线圈能够在一定程度上改善管件电磁翻边的质量问题,为电磁翻边成形的工业化应用提供更多可能。

微型胶囊机器人外壳的淹没式空化射流成形质量分析

目的针对微型胶囊机器人外壳成形的技术难题,提出了一种基于淹没式空化射流冲击箔材的微型机器人外壳成形方法,分析了微型外壳的成形质量。方法基于微型胶囊机器人外壳的特征尺寸设计模具,利用淹没式空化射流试验装置,完成了对T2铜箔的高能冲击成形试验,分析了淹没式空化射流的成形原理,讨论了微型外壳的成形深度、表面粗糙度、厚度减薄率以及纳米硬度。结果在空化射流冲击成形过程中,微型外壳成形深度的增长率随成形时间的延长而减小,最大成形深度可达291.4μm(模具最大深度为300μm);成形后微型外壳表面粗糙度Ra值由0.7897μm逐渐增加至1.0576μm,厚度减薄率为10%~25%,纳米硬度提高了21.78%~46.64%,最大硬度增长率出现在刃口处。结论在淹没式空化射流成形过程中,微型外壳的成形深度与模具的相当,微型外壳表面存在小幅度粗化现象,成形后减薄率降低,纳米硬度大幅提高,抵抗外界破坏能力提高。

退火处理对热轧Al/Mg/Al复合板界面微观组织与性能的影响

采用1 mm Al+3 mm Mg+1 mm Al的组坯方式,轧制温度为400℃,压下率为35%,热轧得到6061/AZ31B/6061复合板。在退火温度为200℃的条件下,研究了不同退火时间对复合板拉伸性能、界面结合、微观组织以及表面残余应力的影响。在保温时间分别为0、0.5、1和1.5 h情况下,分别进行拉伸实验、能谱分析、微观组织观察和残余应力测试。结果表明,当轧制压下率为35%时,6061铝合金和AZ31B镁合金能够通过热轧方法得到很好的复合;随着退火时间的增加,6061/AZ31B/6061复合板的拉伸强度、伸长率和界面扩散厚度显著增加,且铝合金表面残余应力也增大。

爆炸焊接铜/钢复合管界面组织表征与性能研究

为了研究应用于压力容器的管道或承压部件的铜/钢双金属复合管材料中晶粒存在形式和力学性能之间的关系,通过爆炸焊技术获得了T2铜/316L不锈钢复合管,并对其界面形貌与微观组织进行分析。结果表明,T2铜/316L不锈钢复合管结合界面处呈现平直界面和周期性波状界面,波形结合区域的平均波长203μm、波高58μm。复合管结合界面两侧的元素发生互扩散,扩散层厚度为1μm。界面处Fe侧晶粒尺寸较小,随着结合界面距离的增加晶粒尺寸逐渐变大。通过纳米压痕试验发现,波峰处界面的纳米压痕结果达到了3.16 GPa,波谷处的纳米压痕结果达到了2.44 GPa,同时波峰处界面附近区域的纳米压痕结果均高于波谷处,Fe侧纳米压痕结果均高于Cu侧。纳米压痕试验获得的力学性能分布规律和微观组织的分布规律相一致。

联邦边缘智能网络碳排放评估及优化

近年来,通信技术的持续演进导致通信网络的能耗显著增加。随着人工智能(AI,artificial intelligence)技术与算法在通信网络中的广泛应用和深度部署,未来6G智能通信网络架构和技术演进将对通信网络的节能减排带来更为严峻的挑战。基于边缘计算和分布式联邦学习的联邦边缘智能(FEI,federated edge intelligence)网络已被普遍认为是实现6G网络内生智能的关键路径之一。然而,如何评估和优化联邦边缘智能网络的综合碳排放量仍然是一大难题。为解决该问题,首先,提出了一种联邦边缘智能网络碳排放评估框架和方法。其次,基于该评估框架和方法提出3种联邦边缘智能网络碳排放优化方案,包括动态能量交易(DET,dynamic energy trading)、动态任务分配(DTA,dynamic task allocation)和动态能量交易与任务分配(DETA,dynamic energy trading and task allocation)。最后,通过自行搭建的真实硬件平台,并利用真实世界的碳强度数据集进行联邦边缘智能网络生命周期碳排放仿真。实验结果表明,3种优化方案均能在不同场景和约束条件下显著减少联邦边缘智能网络的碳排放,为下一代智能通信网络的可持续发展和实现绿色低碳6G网络提供了依据。

电磁脉冲强化中螺线管线圈缠绕的对比研究

为探索更好的螺线管线圈缠绕方式,从热力学、空间占有率和绕制角度考虑,分析得到矩形截面铜导线更适合绕制电磁脉冲螺线管线圈,运用有限元软件仿真模拟了5种缠绕形式的螺线管线圈在6 kV电压的电磁脉冲情况,对线圈及棒件受到的电磁力进行了对比分析。发现在单根导线中,平式缠绕导线的受力更小;在双根导线情况下,单层并联缠绕整体优于双层并联缠绕。在实验中采用棒件电磁脉冲表面强化技术,结果表明,在电磁力作用下导线的变形与电流热效应产生的温升是使螺线管线圈损坏的主要原因,双根导线单层并联缠绕的螺线管线圈性能更好且具有较长的使用寿命。电磁脉冲可以使钛棒的维氏硬度提升约15%,但过度加工会使硬度下降。

轻质高强异形管件充液压制成形技术

目的针对轻质高强异形管状构件的迫切需求,研发了充液压制成形技术,以在低载荷下成形出具有高强度、大尺寸、小圆角等特征的异形空心薄壁管状构件。方法给出了充液压制成形的力学原理,建立了成形过程压制力计算模型与临界支撑内压理论模型,分析了充液压制成形过程失稳屈曲/起皱规律、圆角充填机理与壁厚分布规律。结果当管材充液压制过程所需的支撑内压为内高压成形压力的1/10~1/20时,就可以避免管坯发生失稳屈曲与起皱,同时使压制力大幅降低。在弯曲与压缩应力复合作用下对管坯进行圆角充填,充液压制成形得到的管件壁厚减薄非常小。结论利用小吨位合模压力机在超低压条件下可以充液压制成形出具有小圆角与均匀壁厚的轻质高强异形管件,解决了传统内高压成形压力高、易发生开裂等难题。

不锈钢双极板高速冲击成形仿真分析

为探究在不均匀速度下高速冲击的不锈钢双极板变形情况及成形规律,结合箔片气化冲击成形的板料速度场分布,运用LS-DYNA建立不锈钢双极板高速冲击成形有限元仿真模型,分析了该成形工艺下不锈钢双极板的动态变形过程,研究了不均匀冲击速度对双极板流道成形质量的影响。结果表明,不锈钢双极板冲击成形的最小初始冲击速度为350 m·s^(-1),流道脊处的减薄率最大,其余部位减薄率小于30%,随着初始冲击速度的增加,双极板成形深度稳定在0.78 mm以上,填充率稳定在95%。但受限于速度场的不均匀性,单次成形有效区域有限,仿真结果表明多道次成形能够形成一致性较好的多通道不锈钢双极板,最后,通过多道次箔片气化冲击成形实验验证了仿真结果。

航天用隧道管轴向低压压形成形精度控制研究

针对运载火箭的高密度发射需求,进一步提升贮箱用隧道管整体制造质量可靠性和生产效率。以航天用Φ340mm的5A03铝合金隧道管为研究对象,通过开展轴向低压压形成形波纹有限元仿真分析,探究不同内压和补料量等工艺参数对隧道管波纹型面精度和壁厚分布影响规律。结果表明,波纹成形内压为4MPa,补料量为16.5mm时,波形精度和波高均达到设计要求,环向和轴向的波纹壁厚分布一致性较好,最大减薄率为7.09%。

大规格喷射成形用条形雾化器结构及工艺参数优化

喷射成形是一种熔融金属的快速凝固成形方法,文章基于一种条形雾化器,使用正交试验方法,利用Fluent仿真模拟对条形雾化器的参数进行优化试验。试验结果显示,当气体喷射角度取30°、出气截面总面积为261mm^(2)、雾化气体压力取2MPa时,条形雾化器对微熔滴尺寸的控制能力最佳,基于此参数进行喷射成形实验,发现喷射成形锭坯金相组织细致均匀,未出现宏观偏析。

基于STL模型几何特征分类的快速分层处理算法研究

在分析了影响ＳＴＬ模型分层处理速度因素的基础上，提出了基于ＳＴＬ 模型几何特征分类的加快分层处理速度的算法，进一步提出了自适应分类算法和轮廓快速生成算法，并由此开发了快速分层软件．大量实际应用结果表明，该算法高效、稳定、可靠．

喷射成形过程工艺参数作用规律的理论预测

利用跟踪沉积坯表面坐标变化的计算机模型，预测不同条件下喷射成形产品的几何形状，结果表明：（１）垂直喷射时不能形成形状规则的柱状沉积坯；（２）斜喷且沉积器以一定的速度垂直下移，可以形成形状很好的沉积坯，沉积坯的直径主要与下移速度有关，同时也受喷射角度和雾化锥的散射角度影响。

一种用于激光固化快速成形的低翘曲光敏树脂的研究

针对在激光固化快速成形过程中 ,树脂的收缩引起零件较大变形的问题 ,研究制备了一种低翘曲混杂型光敏树脂 .这种树脂体系结合了自由基和阳离子聚合体系的优点 ,克服了金翁盐引发环氧阳离子开环光聚合的缺点 ,其固化速度接近于自由基型光固化速度 ,而且固化物的力学性能有所提高 .用该树脂在激光固化快速成形机上实机制作零件 ,零件基本没有翘曲变形 ,这种低翘曲性树脂扩大了激光固化快速成形技术在工业产品设计及开发中的应用范围 ,使制作精度达到了 0 2 %

薄壁构件渐进式电磁成形技术研究进展

随着我国高端制造业的发展,航空航天等众多工业领域对薄壁构件的需求急剧增加。传统的电磁成形凭借其高速率成形特性,已成功应用于某些关键轻质材料薄壁构件的生产制造中,但受到成形线圈和放电设备的限制,难以加工大尺寸、结构复杂的零件。近十几年来,渐进式电磁成形技术逐渐被开发,并应用于大型薄壁构件的加工中,在此期间大量研究成果也随之涌现。在简述电磁成形技术原理及特点的基础上,按照工艺形式将现有渐进式电磁成形技术划分为两大类:渐进式电磁复合成形和渐进式电磁直接成形;针对每类工艺从基本原理、技术方案以及应用成果等方面进行了研究现状阐述;分析了渐进式电磁成形技术目前存在的主要问题,并对渐进式电磁成形技术的未来发展前景和研究方向进行了展望。

管材内高压成形国内研究进展及发展趋势

对管材内高压成形工艺的原理、特点、发展历史及典型应用等进行了较为详细的说明,同时从理论、实验及模拟三个方面系统地介绍了近年来国内管材内高压成形工艺的研究进展;在给出内高压成形工艺目前发展中存在的主要问题的基础上,指出了未来几年内高压成形工艺的发展趋势。

通过预成形降低内高压成形压力的机理分析

采用力学分析和有限元模拟对空心零件圆角部位在内高压成形过程中的应力分布和变形机理进行了分析,针对多边形截面空心件内高压成形,以矩形截面为例提出采用花瓣形预成形截面降低圆角成形压力的方法,分析了该方法降低圆角成形压力的机理,提出了花瓣形预成形截面形状关键参数计算公式,并通过试验进行了验证,为采用较低压力实现空心构件圆角内高压成形提供了理论指导。

粉末高速压制成形密度分布的数值模拟及影响因素分析

将研究不连续体力学行为的离散单元法应用于粉末高速压制致密化过程的研究,将粉末视为黏弹性的离散颗粒,建立粉末高速压制过程颗粒接触模型及每个颗粒的基本运动方程,推导了力与位移表达的粉末高速压制黏弹性本构关系。基于PFC软件实现了铁粉高速压制过程中粉末颗粒二维流动情况及压坯密度分布的数值模拟,模拟结果的密度分布规律与实际压制的密度分布规律较为一致;利用数值模拟结果对影响压坯密度分布的摩擦因数、高径比、双向压制因素进行了具体分析。

光固化快速成型过程中零件变形的数值模拟

在对光固化快速成型过程中零件层间相互作用的力学行为进行分析后 ,提出了以固态降温收缩来模拟液 固收缩的思想 .据此建立的逐层累加的等效力学模型用作有限元分析 ,可借助ANSYS软件进行加工零件的应力、变形分析和预测 .试验结果表明 :以该力学模型计算出的结果与试验结果一致 ,可以很好地模拟光固化快速成型零件的翘曲变形 ,并由此改进零件的制作方案 ,如生长方向的选定 ,支撑的添加等 .

AA6061铝合金管材热态气压成形性能及微观组织(英文)

为测试AA6061挤压管材的成形性,在350~500°C进行自由胀形实验,为复杂结构件的热态金属气压成形(HMGF)提供基础。通过测量最大胀形率(MER)和破裂压力直接表征加热状态下管材的成形性能。测量不同位置的维氏硬度,进行断口的SEM分析,并通过EBSD方法分析沿轴向和环向的微观组织。结果表明,在425°C下胀形时最大胀形率达到极值86%。随着温度的升高,破裂压力从4.4MPa降至1.5MPa。破裂位置的维氏硬度略高于其它部位。在高温下发生微孔聚集型断裂,在500°C出现过热组织。胀形时随着温度的升高,初始的细小等轴晶粒开始长大并沿轴向和环向被拉长。