【摘 要】
：
带内筋筒形构件在航空航天领域有着重要的应用,采用流动旋压工艺可以整体成形该类构件,成形件具有综合力学性能好、可靠性高等优点,然而室温下所能旋压成形的内筋高度不足成为一个难点。本文提出将超声振动引入流旋工艺的新方法,利用超声振动的声软化效应与表面效应,可以降低材料的变形抗力与流动时所受的阻力,进而提高内筋高度。但是,超声振动与流旋工艺耦合作用下,材料的流变行为更为复杂,如何调控合适的工艺参数,以获得
【基金项目】
：
国家自然科学基金重大项目（51790175）“异型筋筒体构件等材-增材制造形性精确调控”； 面上项目（51875352）“铝合金带筋薄壁构件超声辅助旋压成形材料流动行为及工艺控制”；
论文部分内容阅读
带内筋筒形构件在航空航天领域有着重要的应用,采用流动旋压工艺可以整体成形该类构件,成形件具有综合力学性能好、可靠性高等优点,然而室温下所能旋压成形的内筋高度不足成为一个难点。本文提出将超声振动引入流旋工艺的新方法,利用超声振动的声软化效应与表面效应,可以降低材料的变形抗力与流动时所受的阻力,进而提高内筋高度。但是,超声振动与流旋工艺耦合作用下,材料的流变行为更为复杂,如何调控合适的工艺参数,以获得更高的内筋,是当前需要解决的问题。本文分析了铝合金2219材料在超声振动作用下的力学性能,搭建了带内筋筒形件超声振动辅助旋压实验系统,并开展相应的工艺实验和有限元仿真研究,主要研究内容如下:1.研究了单向拉伸、单向压缩条件下超声振动对2219-O态铝合金材料性能的影响规律。试验结果表明,超声振动降低材料的屈服强度和流动应力水平,降低表面粗糙度,基于试验结果建立了声软化效应与材料加工硬化结合的2219-O铝合金硬化方程,并获得摩擦系数随振幅的变化关系。2.将超声振动装置与旋压实验平台相结合,设计并搭建了带内筋筒形件超声辅助旋压实验平台,沿筒形件径向加载超声振动,研究了超声振幅对成形结果的影响,实验证明了超声振动可以有效提高内筋高度和筋高的均匀度,并且使筒形件表面质量有所改善。3.基于ABAQUS仿真平台建立了带内筋筒形件超声振动辅助旋压有限元模型,并结合实验进行验证,仿真和实验表明,超声振动降低材料的变形抗力,增大筋部的塑性应变,改善筋部及附近材料的流动状态,有利于筋的成形,基于仿真研究工艺参数的影响发现,在超声振动条件下,适当增大下压量及进给速率,可以提高内筋的高度。
其他文献
飞机结冰是飞机安全飞行的严重威胁之一。近年来,过冷大水滴（Supercooled Large Droplet,以下简称SLD）导致的飞机结冰事故不断增多,过冷大水滴撞击飞机表面后形成的异常溢流脊状冰会破坏飞机的气动外形,使得飞机的升力降低、阻力升高,严重危害飞机的安全飞行。但现有的SLD结冰机理认识并不充分,无法有效解释SLD产生异常溢流冰的机制,也难以支持SLD条件下飞机防除冰技术的发展。虽然在
超高速、超高空、超长航时、超远航程、大推重比是现代航空发动机性能发展的主要方向,因此,航空发动机的结构设计日趋复杂,对其零部件性能与精度的要求也不断提升。涡轮导向器是航空发动机的主要结构部件之一。其中,某型号直升机航空发动机所装配的动力涡轮二级导向器结构复杂。该导向器是采用熔模铸造工艺制造,其主要的铸造缺陷是叶片排气边欠铸与粗大柱状晶。本文利用铸造模拟软件Pro CAST和材料性能计算软件JMat
相比传统的金属桥丝火工品,随着半导体技术的发展而发展起来的半导体桥（Semiconductor Bridge,SCB）具有点火快、发火能量低、可靠性高、工艺简单且与集成电路兼容、体积更小等优势。在武器点火、车载安全气囊、航天发射等场景具有极大的应用潜力。然而,生产生活中普遍存在的电磁和静电干扰极易造成SCB的失效或误触发。对SCB进行静电放电（Electro-static Discharge,ES
本文针对民机专项项目对薄膜热电偶的技术需求:测量温度高达1000℃,响应时间为50微秒,选用Pt和Pt Rh作为贵金属薄膜热电偶的热电功能材料,以Al2O3陶瓷为基底制备了薄膜热电偶,对动静态性能进行了研究。首先,根据薄膜热电偶的测试需求,分别设计用于静态测试和动态测试的热电偶结构,并采用MEMS工艺制备了Pt-Pt Rh贵金属薄膜热电偶。然后,搭建了薄膜热电偶的静态测试平台。通过将薄膜热电偶悬浮
涡轮后机匣是航空涡轮发动机的关键承力部件之一,要求具备良好的力学性能和尺寸精度。传统分体制造的涡轮后机匣因结构稳定性和可靠性较差,已经难以满足现在航空发动机的性能需求。研发涡轮后机匣整体铸造工艺对提升发动机性能具有十分重要的意义。某航空发动机的涡轮后机匣的材质为K4169镍基高温合金,其轮廓直径达到1360mm,最薄壁厚仅为2.4mm,属于大型复杂薄壁构件。如何实现大型涡轮后机匣的完整充型并评估其
大型薄壁加筋结构由于强度高、重量轻等优点,被广泛应用于航空航天、船舶机械等工程领域,如火箭燃料贮箱结构等。由于大型薄壁加筋结构局部非均匀和刚度弱的特性,加工成形过程中的残余应力容易导致结构产生翘曲偏差,在零组件装配前控制零件偏差是降低装配应力和减小装配偏差的关键。对零件偏差进行控制需要确定控制点的位置及对应的加载量,目前大型薄壁加筋结构偏差控制过程中对控制点的选取尚缺乏理论依据,主要通过反复调整以
固体推进剂中所使用的普通铝粉由于其表面致密的Al2O3壳层和燃烧过程中的易凝聚行为限制了更高燃速推进剂的发展。因此研究更高反应活性、更高燃烧效率的功能化复合铝粉事关重要。目前多数研究集中在对铝粉进行单一组分的复合,对于其反应活性和燃烧效率提升效果有限。而在双功能化铝基复合燃料Al/PFPE/Cu2O中,全氟聚醚（PFPE）能够有效分解铝粉表面Al2O3壳层,Cu2O一方面可以作为氧化剂与活性铝发生
逆梯度输运现象是湍流燃烧过程中广泛存在的现象。这一现象的出现,对传统顺梯度假设基础上建立的湍流与燃烧模型产生了巨大冲击。除此之外,逆梯度输运其主要影响因素是热扩散与湍流因素,且其物理过程主要发生在微观的尺度内,这些要素都与目前关于火焰不稳定性的研究高度契合。本文将主要采用理论分析与数值模拟方法针对湍流燃烧中逆梯度输运的分布规律,影响因素以及其与火焰不稳定性在空间分布上的关系进行讨论,主要内容概括如
尾缘噪声是压气机/风扇叶片和机翼的翼型自噪声的主要来源之一,详细了解其产生的机制将有利于更安静的飞机和推进系统的设计。计算气动声学基于描述流动和声场的基本控制方程,通过数值模拟研究气动噪声的产生原理和特性,能够帮助人们进一步理解其的物理机制。随着计算机飞速发展,对叶片尾缘噪声进行直接数值模拟以探索尾缘噪声的形成和传播机制变得可行。从计算气动声学的角度出发,为了满足计算气动声学对高精度高效率的计算要
传统系统工程理论基于需求的设计难以得出什么样的设计才是最好的设计,此外不同CAE工具的使用仍然面临协同问题,大型飞机设计项目所面临的项目延期与预算超支仍然无法有效解决。飞机从设计开始到最终退出市场运营受到众多环境要素的影响,如何到符合特定运行场景的飞机设计方案同样是一个值得研究的课题。商用飞机的设计与评估是一项复杂的任务,除了需要满足安全性和技术指标之外,经济性成为了其能否取得商业成功的关键要素,