顺序凝固工艺对大长径比装药缩松的影响研究

针对顺序凝固工艺对大长径比装药易形成缩松的问题,分别以受控生长期、自由凝固期的相界面形貌特征参数为中间量,建立了工艺参数到缩松体积的4层关联路径,选择TNT/RDX(33.8/65)炸药、长径比5∶1的装药模具,进行了正交仿真、极差分析以及Spearman相关系数计算,结果表明,降低水温、入水速度以及提高环境换热系数可提高受控生长期的相界面高度、开口角,从而降低自由凝固期的凝固区间最大厚度,最终减少缩松体积;工艺参数影响强弱为:水温、入水速度、环境换热系数;降低入水速度、提高环境换热系数可减少对低水温的依赖。本研究探明了顺序凝固工艺参数对大长径比装药相界面演化及缩松的影响机理,可为相关工艺设计提供理论支撑。

深海无人系统大长径比环肋圆柱壳结构设计与试验研究

环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长径比环肋圆柱壳的结构形式、设计计算、仿真分析、模型验证等开展研究。研究表明提出的大长径比环肋圆柱壳结构设计参数简化估算方法具有较好的适应性。相关计算和分析结果可以为该型深海无人系统结构设计提供技术支撑,也可以为其他类似耐压结构设计提供参考。

大长径比变后掠翼导弹的颤振特性分析

为了增大导弹的内部空间,同时减小空气阻力,导弹外形日益趋于大长径比机构,而这样的设计易造成导弹低频颤振等明显的气动弹性问题。为解决上述问题,可通过调节导弹的气动外形,改变系统气动特性,达到抑制颤振的作用。针对变体飞行器技术之一的变后掠翼展开研究,围绕大长径比导弹的颤振问题,揭示飞行速度对导弹飞行时颤振特性的影响规律,而后验证通过改变导弹后掠角主动抑制导弹颤振方法的可行性,为解决导弹的颤振问题提供理论支撑。

大长径比弹体非接触合膛测量方法研究

大长径比弹体机械合膛存在机械损伤,且难以实现竖式测量,为解决以上问题,提出一种非接触卧式合膛测量方法。该方法通过线激光测量仪对弹体局部轮廓进行数据采集,采用最小二乘法对弹体多段轮廓数据拟合,基于拟合的圆心和已知半径构造完整圆轮廓数据,最后采用最远点优先渐进算法对多段定心部构造点进行最小包容圆计算,实现弹体在线卧式测量。对测量装置的原理、方法及组成进行了说明,并对设备的测量误差进行了分析与修正。试验结果表明,采用卧式测量方式,重复定位精度达±0.06 mm,能够满足合膛测量要求。

大长径比钛合金薄壁零件加工工艺

针对大长径比钛合金薄壁零件的加工难点,以及传统加工方法中的不足进行工艺分析,采用数控纵切加工减小零件切削抗力带来的变形,设计送料工装解决精车削外圆时的装夹问题,设计校直工装解决精车削后的变形问题。通过设备优化、工艺方案改进、加工参数调整和变形校直等措施,摸索出一套合理的加工工艺流程并进行验证,攻克了薄壁零件的加工难题。

大长径比高温热管传热性能试验研究

大长径比高温热管作为一种具有特殊几何参数的高温热管,在核能、太阳能开发等领域具有广阔的应用前景。因结构比例特殊,其运行特性与常规尺寸的高温热管存在明显差异。因此,针对2种不同充液率的大长径比高温钠热管(外径D=16 mm,轴向长度L=2400 mm,长径比L/D达150),开展了不同工况条件下热管的传热性能试验研究。结果表明:15%充液率的高温热管综合性能优于25%充液率;在高热负荷条件下,前者在低倾角(15°、30°)时易出现传热恶化,而后者在高倾角(60°、75°、90°)时易出现传热恶化;正常工况下,热管的传热性能随着倾角的增大而降低,且倾角对15%充液率热管传热性能影响程度低于25%充液率;输入功率的提升有助于提高热管的整体传热性能,证明在一定条件下大长径比高温热管具备较好的抗热冲击性能。

偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别方法

为了解决偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别问题,建立水润滑轴承的两支点分布式动力学模型,提出水润滑轴承分布式动特性参数的识别方法,并验证该动特性识别方法的可靠性。通过仿真试验,引入加载和位移信号扰动对轴承分布式动特性参数识别的精度进行分析,开展偏载水润滑轴承分布式动特动特性试验。结果表明:随着激振力振幅扰动的增加,刚度和阻尼系数的识别误差线性增加;激振力相位扰动对刚度系数的影响较小,对阻尼系数的影响较大;随着位移幅值扰动的增加,刚度和阻尼系数的识别误差增加;位移信号的相位扰动对刚度系数的影响较小,对阻尼系数的影响较大;若要求刚度和阻尼的识别误差小于10%,则激振力和位移信号的扰动幅值应小于10%;若要求刚度和阻尼的识别误差小于20%,则这2个信号的扰动相位扰动偏差应小于1°。

大长径比弹体侵彻混凝土结构强度、稳定性及振动特性研究

针对典型大长径比弹体SDB在侵彻混凝土靶时的结构强度及稳定性问题,基于空腔膨胀阻力模型,给出了其在不同打击工况下极限安全壁厚、抗弯破坏临界倾角及攻角的控制要求。基于压弯耦合屈服条件,研究了着靶速度、着靶姿态及无量纲壁厚对弹体结构塑性弯曲失稳的影响规律,进一步得到了保证弹体稳定条件下结构参数(长径比、无量纲壁厚)、着靶状态参数(着靶速度、着靶姿态)及弹体材料强度间的耦合约束控制条件。考虑大长径比对弹体结构振动响应的影响,通过有限元模态分析及谐响应分析获取了弹体结构的固有频率及模态振型,揭示了结构的振动响应特性。研究结论和成果可为大长径比弹体结构设计、能力评估及弹目交汇参数控制提供思路和依据。

大长径比固体火箭发动机一阶纵向不稳定燃烧判据

为尽可能在设计阶段规避大长径比、管型内燃药柱固体火箭发动机的纵向中低频燃烧不稳定现象,基于燃烧不稳定线性理论,考虑燃烧室内的压力耦合响应、喷管阻尼、微粒阻尼对声能振幅增长率的影响,提出了一阶纵向不稳定燃烧设计判据。这一设计判据选取药柱长度、喷喉直径等参数作为设计约束来计算发动机一阶纵向燃烧稳定性的判据参数Aim,再通过工程估计等手段获得反映固体推进剂燃烧响应特性的参数k b:当Aim<k b时,即认为发动机由线性稳定转为一阶纵向线性不稳定。将这一判据应用于某小型试验发动机,计算得到的不稳定现象发生时间与试验分析所得时间误差不超过6%,验证了这一判据在大长径比固体火箭发动机燃烧稳定性预估以及发动机设计领域的适用性。

大长径比小口径战斗部熔铸装药工艺研究

针对大长径比小口径战斗部熔铸装药容易出现缩孔的问题,开展装药工艺研究。采用大长径比的圆筒对大长径比小口径战斗部进行等效,提出一种自下而上顺序凝固的熔铸装药工艺方法,并进行仿真计算及装填验证。验证结果表明,该方法能够有效避免装药内部出现缩孔。

刃磨大长径比刀具设计及其钻削性能实验分析

刃磨成为一种提升钻削刀具加工精度的高效方法,设计了一种刃磨大长径比刀具。通过六轴数控工具磨床以刃磨方式制备外径尺寸0.5mm与长径比为10的大长径比刀具。利用4Cr13不锈钢开展微孔钻削测试,再根据钻削力、刀具磨损程度、微孔加工水平进行刀具钻削特性评估。研究结果表明:当微孔数量增加后,采用刃磨大长径比刀具方式则发生了钻削轴向力的明显减小,形成了更平缓的上升趋势。刃磨方法能够大幅减小大长径比刀具横刃与后刀面磨损宽度。刃磨大长径比刀具形成负前角横刃并对挤压工件形成更小的刮削,采用正前角的内切削刃处理时形成了更大的切削工件区域,引起钻削轴向力的明显减小,有效控制刀具钻尖发生磨损程度。刃磨大刀具方式形成了外形更规则的孔口,微孔形成了更小圆度误差,刃磨大长径比刀具形成孔壁粗糙度更小的微孔。

大长径比异型深孔电解加工技术

由西安工业大学唐霖团队自主设计、研发的大长径比异型深孔电解加工技术,针对大口径异形内螺旋深孔类复杂核心件的难加工问题,开展复杂阴极设计方法研究、关键工艺突破,形成一体完整的具有自主知识产权的核心成果。项目采用电解加工技术实现大长径比异型深孔核心件的快速制造,可解决目前机械加工中存在的如下问题:①显著提升加工效率,电解加工的效率为传统的机械加工效率的3倍以上;②大幅提升加工质量,机械加工后的内表面粗糙度R a为1.6μm,电解加工后可达到R a为0.8μm;③电解加工具有电极不损耗、加工后零件无毛刺、无应力变形的优点,批量化生产将显著降低成本。

三维有限元模拟大长径比闭口梁的固化过程及其变形预测

大长径比闭口梁因具有变截面特性导致其固化过程往往较难预测。本研究通过构建热固化、流动-压实、应力-变形耦合的控制方程建立了有限元模型,计算了一体式大长径比闭口截面复合材料梁的固化过程,并基于模拟结果优化主梁成型模具的设计及制造。通过对比缩比件样品与模拟的结果发现全尺寸主梁外形面的仿真结果与实际形变量的平均误差为8%,最大计算误差为17%,验证了模型的准确性。该模型可以为构件模具的预变形设计提供依据,实现基于回弹变形补偿技术的一体式大长径比闭口复合材料梁的精确成型。

大长径比薄壁燃烧室壳体加工变形分析与控制技术研究

固体火箭发动机壳体的保形加工是航天装备制造的重要环节。可靠的整形工装是控制加工变形和降低尺寸偏差的前提。通过对壳体制造、装药制造及装配等过程的系统测量与分析,明确了壳体在制造过程中产生变形的基本规律。基于有限元仿真分析方法,提出了焊接变形、热处理变形的分析与控制策略。分析表明,热处理过程中的组织场和应力场变化是造成壳体变形的主要因素,通过改善工装底部支撑梁结构可以达到控制变形的目的。通过试验分析优化后工装的变形量可知,试验结果与仿真规律一致。因此,将工装底部支撑梁改为格栅式导流板后气场流动更稳定,且一次回火+整形工装对抑制壳体变形效果显著。

流塑淤泥地质大长径比嵌岩桩施工常见问题分析

为了有效避免桩基施工过程中的常见问题,达到提高成桩质量的目的,结合珠海市某大桥东引桥桩基础的施工实践,针对桩基施工中出现的斜孔、扩孔、孔底沉渣厚、钢筋笼上浮、桩身夹泥等常见问题,分析了流塑状淤泥地质条件下大长径比嵌岩桩施工常见问题的原因,提出了施工质量控制的相应措施,并应用于珠海某大桥东引桥桩基施工。经超声波无损检测,桩基一类桩比例95.2%,达到了提高桩基质量的目的。

大长径比管坯挤压工艺数值模拟及试制

采用Deform-2D有限元软件对大长径比管坯挤压试制工艺进行了数值模拟。根据挤压模和挤压模套构建的不同挤压模角(入口锥角2α)与坯料不同的加热工艺参数组合建立模拟仿真模型,研究挤压过程中制品的温度场和速度场的分布规律,优化金属坯料挤压“死区”。数值模拟结果表明,随挤压模角的增加(100°、140°、180°),金属流经挤压模变形区P1、P2、P4、P5和P6点的速度波动范围从30~90 mm·s^(-1)扩大至5~150 mm·s^(-1);通过合理选择模角、提升金属流动均匀性、将挤压载荷控制在合理范围可以有效控制产品表面质量。在3.6×10^(4)t黑色金属垂直挤压机上一次性挤压试制成功,试制生产情况与模拟结果一致,经检测试件性能显著提高,材料利用率提升27%。

大长径比异型深孔电解加工技术

由西安工业大学唐霖团队自主设计、研发的大长径比异型深孔电解加工技术,针对大口径异形内螺旋深孔类复杂核心件的难加工问题,开展复杂阴极设计方法研究、关键工艺突破,形成一体完整的具有自主知识产权的核心成果。项目采用电解加工技术实现大长径比异型深孔核心件的快速制造,可解决目前机械加工中存在的如下问题:①显著提升加工效率,电解加工的效率为传统的机械加工效率的3倍以上;②大幅提升加工质量,机械加工后的内表面粗糙度R a1.6μm,电解加工后可达到R a0.8μm;③电解加工具有电极不损耗、加工后零件无毛刺、无应力变形的优点,批量化生产将显著降低成本。

压铸制备大长径比铸件气孔缺陷分析及对策

针对压铸制备大长径比横梁易出现的气孔问题,分析了缺陷产生的原因并采取了相应对策,经过工艺优化制备出的大长径比整体横梁整体抗弯强度达到73.33 MPa,开口吊耳、闭合吊耳有效载荷分别为844 kg、1894 kg。整体横梁电阻率为理论值的100.4%,使用平均温度低于焊接横梁3.2℃,横梁整体性能实现了较大程度提升。

一种小直径、大长径比电子束通道的精密加工方法

随着真空电子器件朝着高功率、高频率方向发展,器件尺寸和电子束通道直径越来越小,加工难度越来越高。本文提供了一种小直径(0.5 mm)、大长径比(200)电子束通道的精密加工方法,该加工方法将扩散焊和线切割工艺结合,加工工艺简单、精度高、一致性好,满足小直径、大长径比电子通道的高精密加工需求。

大长径比圆柱滚子轴承实体保持器的结构改进

宽系列且内外径壁厚差较小的圆柱滚子轴承设计时,其圆柱滚子长径比较大,导致保持器整体宽度较宽且兜孔长度较长,保持器整体重量增加且兜孔加工难度较大,从而提高了保持器的成本。针对宽系列圆柱滚子轴承上述出现的问题结合使用工况,对轴承实体保持器及铆钉结构进行了改进,从而达到降低加工成本且满足使用要求的目的。