铝合金薄板焊缝根部缺陷高阶半跨模式波定量检测

铝合金薄板焊接时会产生接近垂直的根部缺陷,且表面余高制约超声检测探头与楔块布置。结合常规半跨模式波的全聚焦方法有助于实现根部垂直缺陷轮廓表征与定量,但受余高影响,相控阵探头声场仍难以有效覆盖焊缝区域。该文考虑了薄板内的超声波多次反射,提出利用声束路径更长、声场覆盖范围更广的高阶半跨模式波进行缺陷轮廓重建。对存在和不存在余高的厚度6.0 mm铝合金板中端点深度3.0 mm、高度3.0 mm的根部裂纹,采用32阵元、中心频率5 MHz相控阵探头配合55◦横波楔块实施全矩阵捕捉和高阶半跨模式波成像。仿真和实验结果表明,缺陷轮廓可以被完整呈现,且缺陷高度定量相对误差均不超过5.0%。此外,需依据板材厚度合理选择半跨模式波阶数,板厚越薄,适用的半跨模式波阶数越高。

切削加工有限元仿真技术的现状与展望

切削加工有限元仿真是采用数值方法模拟切削加工过程的技术,可以研究切削加工过程中材料去除引发的各种物理机制,在优化切削参数、提高加工质量、降低研究成本等方面具有显著优势。如何使切削加工有限元仿真与实际的切削加工更加吻合是研究的热点,为此国内外开展了众多切削加工有限元仿真技术的研究工作,相关成果已在多种关键部件的切削加工中得到工程应用。本文概述了切削加工有限元仿真的几何仿真和物理仿真各自的基本原理、优势和发展趋势,系统总结了国内外学者为了提高切削加工有限元仿真的精度和效率,在本构模型和网格划分方面所开展工作的发展现状,综述了切削加工全过程动态仿真方法的研究进展,并对切削加工有限元仿真技术的重要问题和未来发展趋势进行了展望。

TA15钛合金板材冷折弯成形的有限元模拟及实验研究

为了进一步研究TA15钛合金板材的冷折弯成形规律,使用有限元模拟成形软件PamStamp2G对其成形过程进行了模拟,分析了凸模行程、凹模跨度、凸模圆角对板材折弯后回弹的影响规律,并对TA15板材折弯的极限角度和回弹角度进行了研究。通过对比模拟结果与实验数据,发现两者趋势基本一致。这验证了PamStamp2G有限元模拟技术在TA15板材冷折弯成形过程中的有效性和可行性。

基于ANSYS的摆线齿锥齿轮有限元模态分析与研究

研究了摆线齿锥齿轮的固有振动特性,考虑到摆线齿锥齿轮的特点,利用三维软件Pro/E进行了精确参数化建模,以有限元方法理论为基础,通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析,得到了10阶固有振动频率、模态振型和应力、应变云图,为齿轮系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供了依据,为摆线齿锥齿轮系统的动态设计和减少振动等方面提供了理论依据;同时,为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。

视觉跟踪技术中孪生网络的研究进展

在计算机视觉领域中,基于孪生网络的跟踪算法相比于传统算法提高了精度和速度,但是仍会受到目标遮挡、变形、环境变化等影响,导致孪生网络的跟踪算法的性能降低。为了深入了解基于孪生网络的单目标跟踪算法,本文对现有基于孪生网络目标跟踪算法进行了总结和分析,主要包括在孪生网络中引入注意力机制方法、超参数推理方法和模板更新方法,对这3种方法的目标跟踪算法进行了综述,详细介绍了国内外近几年基于孪生网络的算法研究和发展现状。对3个方面的代表算法采用VOT2016、VOT2017、VOT2018和OTB-2015数据集进行实验对比,获得了多种基于孪生网络的目标跟踪算法的性能。最后对基于孪生网络的目标跟踪算法进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望。

基于改进雅可比旋量模型的大尺寸薄壁壳体装配偏差分析与调控

大尺寸薄壁壳体尺寸和质量大,容易变形,装配精度要求苛刻。为满足航天器壳体对接装配的高精度需求,需对壳体装配偏差进行主动预测和调控。该文以某大型薄壁壳体为研究对象,采用小位移旋量法对舱段关键特征误差进行表征,得到舱段几何误差的旋量表达式以及旋量参数之间的约束关系,建立了考虑壳体关键特征误差的并联和串联装配链累积路径,并基于雅克比旋量理论对舱段装配偏差进行表征,得到基于改进雅克比旋量的舱段装配偏差传递模型。利用蒙特卡洛模拟方法对改进的雅可比旋量模型的装配阶差合格率进行数值模拟,并与仿真分析结果进行对比,提出一种量化各类误差贡献度的计算方法。以加工总成本最小为优化目标,以各类误差的变化关系和装配阶差要求为约束条件,提出一种考虑误差贡献度的舱段公差优化分配策略。对优化前后的舱段装配成功率和装配阶差合格率进行对比,发现该文方法可使壳体装配阶差合格率由原来的88.12%提高到99.56%。该文提出的研究方法可为设计人员进行主动公差设计提供理论参考。

Al-Cu-Sc铝合金板材不同热处理状态下的组织和力学性能研究

以厚度为3 mm的Al-Cu-Sc铝合金板材为研究对象,利用EBSD技术对人工时效态(T6态)和退火态(O态)板材的微观组织进行分析;对T6态、O态、W态以及经过预拉伸变形和人工时效处理得到的T8态板材在室温下进行单向拉伸测试,研究不同热处理状态下板材的力学性能变化规律。结果表明:T6态和O态板材中都存在[001]方向的织构,且O态板材的织构更强。T6态板材的晶界以大角度晶界为主,O态板材的晶界以小角度晶界为主,且其晶粒尺寸远大于T6态板材。T6态和W态Al-Cu-Sc板材轧制方向与横向强度基本一样,而O态板材轧向强度明显高于横向。O态板材的强度最低,T6态板材的塑性最差,而W态板材具有最小的屈强比和最大的应变硬化指数n值,成形性能最好。此外,经过预拉伸和人工时效后得到的T8态板材强度显著提升,当预拉伸变形量为5%和7%时,T8态板材抗拉强度超过500 MPa。

航天复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建及其应用

针对航天复杂薄壁零件加工工艺数据结构化程度低、难以重用等问题,将知识图谱引入工艺设计领域,提出了一种典型的复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建方法。首先,自顶向下定义工艺知识层次结构,利用本体建模构建了模式层;其次,利用知识抽取、知识融合及本体关系建立的方法自底向上构建了数据层,通过Neo4j图数据库完成了模式层与数据层的映射,并实现了工艺知识的可视化表征和快速检索;然后,在构建完成的工艺知识图谱基础上,结合零件属性和特征拓扑关系的相似度实现了工艺路线推荐;最后,搭建了复杂薄壁零件加工工艺知识图谱可视化系统,并以框段类零件为例展示了工艺知识检索与工艺路线推荐功能。研究结果表明:对基于知识图谱和相似度计算的工艺路线推荐模型进行了500次测试,有94.7%的推荐列表中存在与目标零件相符的工艺路线。这证明了该工艺知识图谱的构建方法是可行的,并且其对工艺设计工作起到辅助决策作用,可以有效提高工艺查询和设计的效率。

激光钎涂金刚石的涂层形成行为及其机理分析

利用激光热源进行金刚石钎涂研究,并借助高速摄像对金刚石涂层成形行为及其机理进行分析.结果表明,在没有金刚石的情况下,钎料粉末的熔合铺展过程可分为粉末熔化、液态钎料聚合、粉末吸附熔合、润湿铺展和涂层凝固成形5个阶段,表面张力最小的位置处于熔池中心,而表面张力最大的位置处于熔池边缘,熔池中存在表面张力梯度,是熔池流动的主要驱动力;涂层中加入金刚石,涂层成形经历比未加入金刚石多出一个阶段,即金刚石迁移至涂层表层阶段,位于钎料润湿铺展阶段之后,钎涂过程中,金刚石趋向于沿着熔体表面边缘上浮,这主要是由于金刚石与液态钎料之间的界面张力远大于与固态基体界面张力,还有Stokes力、重力、浮力、Basset力等综合作用所致;钎涂过程中,金刚石透射激光的高效低损伤热作用特性会有效避免金刚石在钎涂过程中的过热损伤,这是金刚石激光钎涂层的最大潜在优势.

YG8/GH4169异种材料钎焊接头残余应力的数值模拟

钻探采样技术是实现月球土壤样本采集的首选方法,针对钻采工具中异种材料钎焊接头残余应力大、连接质量差等问题,以ANSYS有限元软件为平台,采用数值模拟方法,分析了YG8/GH4169钎焊接头残余应力的分布情况,以及添加Cu,Mo中间层时对接头残余应力的影响规律.结果表明,在硬质合金/高温合金钎焊接头中存在极大的残余应力,硬质合金靠近焊缝的顶点附近为应力集中的危险区域,最大轴向残余应力约为1304 MPa;添加Cu,Mo中间层均能有效缓解接头残余应力,当中间层厚度小于0.6 mm时,Cu对接头残余应力的缓解效果更好,中间层厚度大于0.6 mm时,Mo的缓解效果更佳;Cu,Mo作为中间层时,缓解接头残余应力的最佳厚度均为1.0 mm左右,异种材料钎焊接头残余应力的试验结果与数值模拟结果基本吻合.

退火温度对激光熔化沉积TC31高温钛合金组织与性能的影响

为改善激光熔化沉积TC31高温钛合金力学性能,本文通过光学显微镜、SEM、TEM和力学性能测试的方法研究了退火温度对合金中组织演化行为的影响,及其与合金室温和650℃高温力学性能的关系。结果表明:组织中初生α相含量随着退火温度升高而降低,其溶解主要发生在950℃以上,980℃退火后含量仅为29%。当退火温度超过930℃时,初生α相片层宽度明显增加。随着退火温度升高,α/β界面处析出的(Ti,Zr)6Si3相尺寸增加,且进入α相片层内部。合金在800~1000℃退火时,合金室温拉伸屈服强度随退火温度升高趋于降低。受相界面析出的硅化物聚合长大及α相片层尺寸增加等因素影响,合金高温屈服强度随退火温度升高先降低后增加。合金经过1000℃退火后,呈现良好的高温性能,其650℃下抗拉强度达657 MPa、屈服强度约为466 MPa、延伸率27%。

基于力反馈半封闭舱段内腔打磨过切识别研究

针对半封闭舱段内腔机器人打磨减重易发生型腔边界加强筋过切问题,提出了一种基于力反馈的铣削过切在线识别方法,采用六维力传感器实时监测铣削力变化,通过设定特征阈值识别过切,为解决当前存在的特征阈值难以选定、识别精度较低问题,引入卡尔曼滤波算法对数据进行实时处理,预测铣削力变化趋势。结合半封闭舱段内部结构特征,搭建试验平台进行试验验证。研究结果表明,在相同铣削参数下,卡尔曼滤波算法对过切识别精度提升效果显著,过切量减少了70%~80%,整体控制在0.2 mm以下,满足加工要求,可有效提高工件成品率。为解决半封闭舱段内腔机器人打磨减重过切问题提供技术参考。

基于知识图谱的复杂薄壁零件机械加工工艺知识建模研究

智能工艺设计是数字孪生环境下工艺设计的核心,零件工艺知识建模是实现基于数字孪生的智能工艺设计的前提。为此,针对航空航天领域复杂薄壁零件机械加工工艺数据结构化程度低、难以重用的问题,提出了典型复杂薄壁零件机械加工工艺知识图谱的构建和质量评估方法。首先,对机械加工工艺知识组成和结构进行分析。其次,通过本体建模、知识抽取、知识储存等相关技术实现了工艺知识的可视化表征,并基于Neo4j图数据库实现机械加工工艺知识检索。最后,利用层次分析法对构建完成的知识图谱进行评估,并以框段类零件的机械加工工艺知识为验证对象,得到子图谱的综合准确度为92.28%。试验结果表明,基于知识图谱的工艺知识建模方法切实可行,有助于实现工艺知识的有效组织和重用,为数字孪生的智能工艺设计奠定基础。

TA15钛合金铣削加工表面完整性对疲劳寿命的影响

为优化TA15钛合金硬质合金立铣刀铣削参数,控制铣削加工表面完整性,提高构件疲劳寿命,通过铣削试验、表面完整性测试和疲劳试验,研究了TA15钛合金铣削加工表面完整性对疲劳寿命的影响。结果表明,铣削加工后TA15钛合金表面粗糙度Ra为0.148~0.245μm,最大残余压应力位于表面,残余压应力影响层深度约为30μm,硬化层深度约为70μm;疲劳寿命随着表面粗糙度的减小和表面残余压应力的增大而增大;最优的铣削工艺参数组合为:铣削速度40 m/min、每齿进给量0.03 mm/z,疲劳寿命最高为4.044×10^(5)次;拉伸断口为韧性断口,断口韧窝较深。

面向边缘计算的数字化车间制造数据实时融合方法

针对当前数字化车间制造数据冗余性高、传输协议不一致的问题,提出一种面向边缘计算的车间数据实时融合方法。首先,围绕边缘计算思想,建立基于物联网的车间数据实时采集体系架构;其次,借鉴证据理论,以一致性检测和归一化后的数据为基础,提出互支持度进行证据转换,并引入改进的证据组合规则获得融合数据,减少设备端上传的数据量,减轻传输网络的传输压力;然后,以OPC UA信息模型为基础,构建协议转换所需配置的信息层次结构模型,以可视化配置的形式完成协议转换,为车间数据提供统一的传输接口;最后,以某航天制造车间总线控制台为验证对象,验证了所提方法的有效性。

β/α转变温度附近恒温处理对铸造Ti65合金显微组织的影响

Ti65是我国自主研发的一种近α型高温钛合金,作为铸造合金使用时其粗大的片层组织难以通过热等静压和热处理工艺进行调控。本文研究了由β单相区冷却过程中在β/α转变温度附近940~1020℃恒温处理对Ti65合金显微组织的影响。结果表明,Ti65合金经960~1000℃/30min恒温处理后α片层出现粗化、碎断现象,形成由粗化、碎断的α片层及细片层组成的“特殊双态组织”,其中,α片层的粗化、碎断发生在高温保温期间,而细α片层则是在随后的冷却过程中形成。960℃/30 min恒温处理后α片层的粗化、碎断最为明显;940℃和1020℃恒温处理过程中片层形貌特征基本不变,仅发生片层厚度的改变。该工作可为调控铸造钛合金的粗大片层组织提供新的思路。

热防护筒件无损装夹与精准调姿研究

针对以气凝胶为基体的热防护筒件在机加工过程中存在手动调姿繁琐、产品表面易损伤等问题,结合气凝胶热防护层材料性能,提出了一种可实现工件无损装夹并能进行位姿调节的方案设计,通过柔性真空吸附装置实现工件无损装夹,通过4个三坐标定位器实现工件六自由度位姿调节,基于快速位姿算法,结合误差权值分配法,利用Levenberg-Marquard(LM)算法对含有误差的位姿调节参数进行修正,得到更准确的目标位姿参数,仿真结果显示,修正后位姿调节参数误差减小了50%~90%。最后进行了试验验证,修正后,工件位姿调节参数位置误差小于0.6 mm,姿态误差小于0.25°,其装置性能满足目前工艺需求,可有效提升以气凝胶为基体的复合材料机加工生产效率。

有机硅涂料老化分析及寿命预测研究进展

涂料在保护材料方面具有重要作用。有机硅涂料具有优良的耐热性、良好透气性、不易被紫外光分解等优点,还能够显著延长材料的使役寿命。本文综述了有机硅涂料的老化机理、老化现象、加速老化测试方法及寿命预测研究进展。

有机硅胶粘剂老化研究进展

有机硅胶粘剂由于其对特殊材料的高粘接力、高可渗透性等独特性能,在航天、制造业、机械加工等领域得到广泛应用。然而,有机硅胶粘剂在氧气、湿度、水分等环境条件下容易发生老化降解,使其失去使用价值。对有机硅胶粘剂的老化过程进行深入研究,对于设备长期使役老化寿命预测至关重要。本文系统综述了有机硅胶粘剂的老化机理,并总结了近年来国内外对有机硅胶粘剂在人工加速老化领域的研究进展,旨在为有机硅胶粘剂的寿命评价及延寿提供参考价值,最后对未来发展进行了展望。

面向复杂产品漏装检测的虚实边缘匹配方法

针对复杂产品装配过程中无/少真实样本数据支撑的漏装检测问题,提出了一种基于虚实边缘匹配的漏装检测方法。首先,基于虚拟空间成像获取装配零件三维模型的多视角虚拟视图,通过提取边缘梯度特征进行模板库构建。其次,基于高效的虚实边缘匹配进行装配零件的识别与粗定位,并基于ICP算法对定位进行优化。最后,将匹配的模板边缘点映射至图像,建立基于形状上下文匹配的漏装判别过程,将零件检测、形状相似度以及边缘匹配率共同作为漏装判别依据。试验结果表明,所提方法对漏装的平均检出率达到了96.82%。