气动条带式喷丸成形技术

提出气动条带式喷丸成形方法成形大型复杂型面机翼壁板,根据壁板外形曲面曲率和厚度分布,采用"整体分条,单条分区"的方法对壁板进行条带式喷丸成形。通过基础试验确定了壁板喷丸工艺参数,利用特征优化映射方法获得了壁板板坯几何模型,采用预应力方法提高了条带喷丸成形变形量。上述技术均在ARJ21大型超临界机翼壁板上获得了工程应用。

基于遗传算法的带筋壁板条带激光喷丸成形工艺优化研究

为实现带筋壁板条带激光喷丸成形目标曲面,对基于遗传算法的激光喷丸条带分布工艺优化方法进行了研究。建立了固有应变的带筋整体壁板有限元模型,将条带的优化转换为仿真所获曲面与理想目标曲面偏差最小问题,用遗传算法对喷丸条带宽度与间隔进行优化,给出了优化流程,以及遗传算法操作参数的设置。以单筋壁板成形圆柱面为实例,实现了其条带分布优化,获得成形曲面曲率半径与目标圆柱半径偏差为1%,对应节点最大距离0.003 3mm。优化结果表明:遗传算法可较好地适应本优化问题中目标函数难求导的状况,同时执行多方向搜索提高了优化效率。

喷丸条带间隔对喷丸成形影响的试验研究

试验研究了喷丸条带间隔与喷丸成形之间的关系 ,结果表明 ,间隔喷丸型面横向曲率半径与喷丸条带间隔成正比。

弯扭复合变形整体壁板喷丸成形工艺研究

为了获得实用的机翼整体壁板喷丸成形工艺数据,建立了喷丸成形板件的弯曲半径、弦向型面波浪度和展向母线直线度与成形工艺参数之间的关系,分析了弹丸速度、喷丸条带间距、试件厚度、施加的预应力等主要工艺参数对具有弯扭复合变形的整体壁板零件喷丸成形的影响规律;针对喷丸成形的球面变形现象,介绍了几种克服这一问题的技术措施,如条带喷丸、预应力喷丸等。研究表明,改变喷丸条带的间距及毛坯板料的厚度对试件弦向型面波浪度及展向母线直线度的影响效果相反;提高弹丸速度将增加喷丸成形的曲率,但在较高转速下提高叶轮转速对增加试件的变形程度影响不大;预应力喷丸成形方式是增加壁板弦向弯曲曲率及改善展向母线直线度的有效措施。

基于激光喷丸的板料成形试验研究

利用不同能量的Nd∶Glass激光对不同厚度的LY12CZ航空铝合金进行了激光喷丸成形。激光脉冲参数为波长1.06μm,脉冲为23ns,光斑直径为7mm。试样尺寸为100mm×25mm。激光喷丸沿宽度方向进行,相邻光斑的距离为4mm。试样的表面涂有黑漆,流动的水帘作为约束层。结果表明,试样经多条激光喷丸后,试样变成了单曲率的圆筒形,试件表面都存在有益的残余压应力,曲率半径随激光脉冲能量加大而减小,随板料厚度的减小而加大,随喷丸条带间距的加大而加大。

带筋壁板激光喷丸成形的固有应变建模及成形规律研究

带筋整体壁板正代替传统装配壁板成为航天领域的重要结构件,但由于筋条的约束作用,其成形较为困难。激光喷丸成形因具有高应变率效应和较强成形能力,是解决带筋整体壁板成形的重要工艺途径。详细阐述了基于固有应变的带筋壁板激光喷丸成形建模方法,以航天典型网格壁板为例比较了三种不同建模方法的运算效率和精度。证明梁单元模型的计算分析效率相对较高,壳单元适用分析筋条与壁板之间的相对变形。将上述模型应用于带筋壁板激光喷丸成形变形预测,针对单筋壁板和网格壁板两种特征带筋壁板,分析了筋条截面和筋条分布对带筋壁板激光喷丸成形结果的影响。证明网格壁板双向弯曲差异不大,单向筋条有利于成形单曲率曲面,且筋条高厚比和宽高比越小沿筋条方向直线性越好。