带筋薄壁筒体类构件流动旋压技术研究进展

带筋薄壁筒体是航天器主体结构件,其整体化制造结构是提升大型航天装备轻量化水平的有效途径。金属旋压技术作为一种近净局部成形方法,是制造高精度带筋薄壁筒体类构(零)件的一种先进技术。重点介绍了旋压成形技术应用于内齿轮零件、带纵向筋薄壁筒体和带交叉筋薄壁筒体的加工理论、技术和工装方面的研究成果,同时,为实现高筋薄壁筒体类构件整体化制造,也介绍了塑性成形-增材制造相结合的复合制造技术的研究现状,并对带筋薄壁筒体类构件整体化制造技术的未来发展方向进行了展望,旨在为我国大型航天复杂薄壁铝合金筒体类构件制造技术发展提供借鉴。

交叉内筋薄壁筒体错距旋压成形数值仿真

流动旋压是成形薄壁筒体的优势技术,但对于带筋筒体,其所能成形的内筋高度受限.针对该类构件旋压成形内筋填充困难的问题,基于有限元软件Abaqus建立了交叉内筋薄壁筒体错距旋压成形的数值仿真模型,分析了旋轮数量对铝合金2219-O带筋筒体内筋填充的影响规律,进行了正交内筋薄壁筒体的工艺试验.结果表明:在错距旋压工艺中,增加旋轮数量会减小铝合金带筋筒体的内径扩径量,并抑制材料的轴向流动,使内筋的几何精度更高.仿真与试验结果相比,其内筋填充饱满度的平均误差为11.3%,所建立的错距旋压仿真模型具有良好的可靠性.

抗屈曲轻质带筋薄壁筒体结构智能优化设计

提出了一种面向带筋薄壁筒体结构的智能优化设计方法,用于自动化设计满足抗屈曲性能要求的轻量化带筋薄壁筒体结构。基于柱壳曲面几何分割、梁壳单元耦合方法,建立了正置正交、斜置正交及等边三角形三类典型筋条布局的带筋薄壁筒体结构全自动参数化仿真模型,开发了带筋薄壁筒体线性屈曲高效率、自动化仿真流程;基于神经网络代理模型的优化方法,实现了带筋薄壁筒体结构特征参数优化。设计案例表明,该设计方法可在保证筒体抗屈曲性能满足服役要求的前提下,有效减少整体结构质量,为薄壁筒体结构开发提供高效的设计方法。

铝合金筒件侧向等温挤压成形的金属流动分析

尾翼筒体结构件为某飞行器重要零件,采用铝合金等温挤压成形代替传统的钢质工件机械加工能有效提高材料的利用率、降低生产成本。通过分析形状特征,本文提出反挤压带通筋的筒体和侧向挤压凸台两步成形的方法。侧向挤压是成形的关键,通过数值模拟分析了侧向挤压过程中金属质点的流动方向、速率及等效应变的变化。结果显示:成形时,金属质点流线清晰、完整;金属流动速度均匀,层次分明;筋部产生的等效应变可增强性能,筒壁处的应变小,对筒壁性能无影响。最后通过实验,印证了模拟结果,进一步论证了该工艺的可行性。