初始残余应力的检测方法及其在薄壁叶片加工变形分析中的应用研究

薄壁叶片是航空发动机的关键部件,在加工过程中极易发生剧烈的变形。已有的变形研究控制重点关注在减小切削力和加工残余应力(Machining‑induced residual stress,MIRS)这两方面。本文利用材料热处理和锻造过程中产生的初始残余应力(Initial residual stress,IRS)来减轻薄壁零件受切削力与加工残余应力影响所产生的变形。由于初始残余应力测量困难且具有破坏性,本文提出了一种初始残余应力逆辨识方法来测量Ti6Al4V的初始残余应力。与传统的初始残余应力测量方法相比,逆辨识方法更符合应力分布和叶片变形的分布趋势。为了研究和解耦初始残余应力、加工残余应力和切削力之间对加工变形影响的相互作用,针对钛合金直纹叶片为对象进行实验验证,并建立了有限元预测模型。在分析切削力与加工残余应力对变形的影响后,可以得到切削力占变形程度的46.17%,平均值为26.36μm,而加工残余应力占变形程度的53.83%,平均值为30.70μm。耦合初始残余应力后使得整体的变形减小,受加工残余应力影响的最大挠度变形从35.32μm降低到15.50μm,该分析为利用初始残余应力减小薄壁叶片加工变形提供了新的方法。

基于投影轮廓法的镐形截齿峰值截割力模型研究

为精确预测镐形截齿峰值截割力,在考虑合金头、镐体结构和安装参数影响的基础上,采用改进的投影轮廓法,提出用于估算镐型截齿峰值截割力的理论模型。基于不同切削条件下的实验结果,通过引入其他4个现有的理论模型作为对比,评估本文模型的峰值截割力预测性能。对比发现,该模型理论结果与试验值的相关系数最高,均方根误差最低,可以更准确地预测镐形截齿峰值截割力。

基于多目标遗传算法的混流加工/装配系统排序问题研究

为解决由一条混流装配线和一条柔性部件加工线组成的拉式生产系统的优化排序问题,以平顺化混流装配线的部件消耗和最小化加工线总的切换时间为优化目标,建立了优化数学模型;提出了一种多目标遗传算法(MOGA)用于求解该优化模型;在该算法中,提出了一种三阶段的实数编码方法用于可行解的表达,同时应用帕累托分级方法和共享函数方法对可行解适应度值进行评价,保证了解的分布性和均匀性。利用遗传算法对两个单目标分别进行优化,结果表明,该多目标遗传算法是可行的和有效的,应用该算法可以获得满意的非支配解集。

基于手脚融合功能的多足步行机器人正运动学分析

简单介绍了一种新型机器人——基于手脚融合功能的多足步行机器人的结构,并对该类机器人的正运动学问题进行了详细研究。对该类机器人的两种典型运动状态——行走和抓取状态的运动学关系进行了阐述。文中首先根据机器人结构的约束关系导出了机器人机体轨迹(质心)的表达式,再对具有抓取功能的串联机械手的正运动学关系进行研究后,获得了机器人在抓取物体时的运动学关系。文中对相关公式进行了推导,给出了表达式,最后以相关算例进行了说明。该研究结果对于加快该类机器人的实用进程有显著意义。

无线射频识别系统中的事件处理机制

针对无线射频识别系统产生数据和应用系统需求信息之间的不匹配,提出使用事件处理机制处理标签识别数据并完成信息转换.在简单事件处理中,引入标签识别状态和事件驱动状态转换,将连续的标签识别数据流转换成为良序的离散数据元组序列,避免了错误和不完整标签识别数据的产生.在复合事件处理中,通过应用无关的处理规则解决射频识别数据的重复、冗余等共性问题.应用系统通过定义规则,继续对数据进行处理.通过数据处理和转换,将原始的射频识别数据转化成为满足应用系统需求的信息.最后,结合关系型数据库,给出了一种事件处理机制的轻量级实现方法.

CBN球面砂轮数控磨削复杂形状刀具

提出一种新的磨削加工工艺,即采用CBN球面砂轮数控磨削复杂形状刀具,利用球面的自适应性,以减少所需CNC磨床联动轴数,并实现球头铣刀不同形状刀体接合处前刀面的光滑过渡。同时,新工艺为新型的复杂曲面CNC磨削工艺系统的开发提供理论参考。在以AutoCAD2006为基础构建的磨削仿真加工平台上,以典型的圆锥球头立铣刀前刀面的磨削加工为例,验证了该方法在减少机床联动轴数以及实现前刀面光滑过渡问题中的可行性和有效性。

支持移动客户应用的分布式订阅/通知框架

订阅/通知框架是分布式系统中连接数据源和客户应用的一种常用框架。为了支持客户应用在不同的网络连接节点之间的迁移,实现客户应用移动的透明性,本文对通用的消息发布/订阅/通知框架进行了扩展,在客户应用移动时,自动引发通知订阅消息的重新发送、通过系统产生的Fetch消息的传递和Replay消息的传递,重构移动客户应用通知消息的传递路径,实现系统缓冲消息按照正确时间顺序重新发送给客户应用。同时该框架支持移动客户应用从多个数据源处订阅消息,具有良好的系统可适应性。

RFID网络中资源描述和发现机制研究

RFID网络是由多种RFID软硬件资源组成的普适网络系统,需要研究和解决的一个重要问题就是多种资源的描述和发现机制。通过使用可自定义的(属性,值)匹配队列表方法,可以为RFID网络中多种软硬件资源提供通用和强大的描述能力。资源描述管理树可以实现组织内资源描述的高效和一致性管理,实现描述资源的快速匹配和发现,并支持应用系统和资源之间异步的数据传送。通过共享资源描述管理树,可以实现跨组织、受限的资源发现和共享。对该资源描述和发现机制的性能分析和实际实现及应用,证明该机制能在较大规模的RFID网络和应用系统中得到应用。

基于近似工况映射模型的盾构滚刀调质-激光表面淬火复合工艺硬化预测

表面硬度是盾构滚刀的重要参数,直接影响到刀具的使用寿命、工程效率和施工成本,鲜有研究运用相似工况下的数据进行显微硬度的预测。以盾构滚刀特种钢为对象,分别对经锻造且球化退火处理的工件(普通工件)以及再经调质处理后的工件(调质工件)进行激光表面淬火,提出一种基于近似工况映射模型的硬化效果预测方法。首先,测量普通工件和调质工件在激光表面淬火后的显微硬度,分别确定其高硬度区的特征参数(深度、宽度)。然后,建立激光工艺参数与普通工件高硬度区特征参数之间的Kriging模型,并采用最小二乘法和残差拟合补偿,建立激光工艺参数关于调质工件高硬度区特征参数的映射模型。最后,采用留一法对该映射模型的预测精度进行验证。结果表明,该映射模型实现了显微硬度的有效预测,相比基于单一工况数据的近似模型,具有较好的预测精度。所提出的映射模型可充分运用两种相似工况下的先验数据,从而进行有效的数据预测。

不等厚切片分层熔积制造复杂金属零件

在大倾角曲面或悬空特征等复杂形状熔积零件的制造中,应用等厚度切片技术来进行制造往往达不到成形性要求和实际使用性能.为解决这种问题,提出不等厚切片技术来改善制造效果.基本思想是沿着零件几何渐变生长方向的法平面进行等距切片,切片法向始终保持与零件几何特征的渐变方向一致.这种切片方法考虑了零件的几何形状的变化,始终保持最优的生长方向,因而制造出的零件无论在外部形貌还是内部力学性能上都可以得到最优效果.将该方法应用在复杂渐变结构零件的精确数字化熔积制造中,取得了满意的实验结果.

光纤激光焊接的碳排放建模与多响应评价

全球暖化的背景下,环境影响与制造质量的协同探究成为了研究热点之一。激光焊接广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通等制造业,但其碳排放高、能量利用率低。因此,亟需对激光焊接工艺的碳排放特性进行研究,并协同焊接质量展开综合评价。通过搭建激光焊接的碳排放监测平台,分析激光焊接平台各系统(激光发生器、冷水机、机器人、保护气体系统)的碳排放特性,构建激光对接焊的碳排放模型,计算了各系统不同阶段的碳排放占比。采用最优拉丁超立方采样法,开展激光对接焊实验,将拉伸强度和焊缝完整性作为焊接性能的评价指标,分析了激光工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量)对碳排放和焊接性能的影响。实验结果表明,焊接速度对碳排放影响最大,而激光功率对拉伸强度和焊缝完整性的影响最大。对于三个响应指标,激光功率呈正向作用,而焊接速度呈负向作用。根据提出的多响应综合评价方法,对25组激光对接焊的实验结果进行了评分与优劣排序。提出的方法可为激光低碳制造的工程评价提供一定的参考。

构建球面砂轮磨削立铣刀前刀面的游动坐标系

根据球面砂轮磨削立铣刀前刀面的特点和法前角的定义,提出一种基于刀具设计法前角和刀刃曲线的游动坐标系的构建方法,以主动控制被磨削刀具的法前角,并推导出为确保刀具设计法前角而在刀位计算中应遵循的前提条件,避免了以Frenet标架为游动坐标系时必需的迭代运算,使刀位计算得到简化.最后,以典型的圆锥球头立铣刀前刀面的磨削加工为例,利用以AutoCAD2006为平台开发的仿真加工模块,验证了所构建的游动坐标系的有效性.

纳秒激光烧蚀钛合金微坑形貌的数值模拟分析

钛合金微坑边缘的火山口形貌会显著影响干细胞的黏附形态和增殖。本文采用数值模拟方法研究了钛合金烧蚀温度场随时间的演变规律,分析了表面张力和马兰戈尼效应等因素对烧蚀区速度场的作用,预测了钛合金微坑的几何尺寸,通过实验验证了预测模型的可靠性。结果表明:在重力、浮力、反冲压力和表面张力的作用下,熔融液滴以最高0.3m/s的速度向烧蚀边缘迁移;当考虑马兰戈尼效应后,最高流速达到14m/s,马兰戈尼效应显著影响液相的迁移和表面形貌的形成。熔化、气化、液相迁移、溅射以及凝固是纳秒激光烧蚀钛合金的主要物理过程。随着烧蚀次数的增加,通过气化去除和迁移的材料体积增加。然而,随着烧蚀次数的增加,在烧蚀边缘的水平方向,因较低的表面张力和反冲压力导致孔径无显著增长。