基于数据映射优化的航空机匣变形测量偏差比对

为了解决航空发动机机匣性能试验中双目DIC变形测量偏差难以全场、精确量化的问题,提出了一种系统、全面的DIC测量数据与有限元仿真数据之间的映射方法。首先,采用FPFH特征和ICP算法精确配准两类点云数据,完成了数据坐标系的精确对齐;然后使用遗传算法优化的拟合神经网络调整有限元节点位置,从而消除两类数据间节点位置不一致的问题,完成仿真网格向DIC网格的高精度映射;最后,使用逐点最小二乘应变估计算法统一了有限元仿真和DIC测量的应变计算模式,得到与DIC属性一致的有限元比对数据,从而实现被测面全场变形的偏差估计。机匣刚度实验中肋板处的变形比对结果显示,网格节点的映射精度优于1×10-6mm,仿真变形和DIC变形的偏差云图与偏差曲线具有良好的一致性,且能够显示DIC测量偏差存在的具体位置,在未来航空发动机机匣及类匣体的研制和测试领域具有良好的应用前景。

基于时序变动偏差的公差分析法

为了对产品的质量和性能精准预测,文章提出了基于时序变动偏差的公差分析法。该方法考虑了工况下时序变动偏差,如随时间变动的零件变形偏差以及连接副间隙引起的零件间随时间变动的配合位置偏差,对装配体关键尺寸的影响。借助动力学仿真软件得到工况下零件承受载荷和连接副间隙导致的配合位置偏差,有限元软件分析零件在工况下的变形偏差,并集成到公差分析的向量环模型中,获得基于时序变动偏差的公差分析数学模型。然后用蒙特卡罗法计算出不同时刻关键尺寸的分布。相比传统公差分析方法,更为真实精确的预测了产品的功能特性。以发动机的曲轴滑块机构为例,验证了该方法的有效性。

薄壁件铆接装配变形有限元数值仿真分析与实验验证（英文）

在薄壁件装配过程中,铆接装配会造成铆接装配偏差。针对铆接装配,建立了铆接装配理论变形模型,通过静态和瞬态仿真分析了4个铆钉的铆接装配件的铆接变形。同时,采用有限元仿真对整体的薄壁件装配结构进行装配变形偏差分析;且通过点的坐标变换法和空间直线拟合法处理了铆接试件的测点试验结果,并与仿真结果进行比较分析。结果表明,其仿真结果与薄壁件上关键点的变形偏差试验处理结果比较吻合,从而证明了理论分析、仿真结果和试验处理方法的正确性和有效性。通过以上薄壁件铆接装配变形偏差的研究,将为以后提高和改善大型薄壁件装配结构的装配精度提供理论和分析基础。

基于载荷作用的柔性体三维公差建模及精度影响分析

传统精度设计仅考虑零部件几何公差的影响,未涉及装配载荷作用下零部件变形的影响。为了保证机械系统在工作过程中的可靠性与稳定性,不仅要求在产品设计与制造环节中要严格保证零部件具有良好的设计性能与制造质量,更重要的是保证装配过程中各零部件间的配合性能。以具体的卧式加工中心为例,通过有限元法获取零部件载荷效应下的变形数据信息,结合小位移旋量理论、齐次坐标变换理论及表面认证思想,建立零件载荷变形偏差的综合三维数学模型。分析结果表明:装配载荷作用下的零件变形偏差总体上呈现出传递和累积的趋势,系统末端变形偏差累积量达到-0.024 9 mm。因此,零件载荷变形偏差对机械系统精度的影响不容忽视,设计阶段的三维公差分析应该综合考虑尺寸、形位公差及载荷作用下的变形偏差对机械系统装配精度的影响,才能形成一种面向整机精度的协调与保障机制,为提高复杂精密机械系统的整机性能提供理论与技术支撑。