钻头几何参数对低频振动钻削CFRP/钛合金叠层材料钻削轴向力及温度的影响

通过开展低频振动钻削叠层材料单因素试验,研究了刀具的顶角、螺旋角和后角对钻削轴向力及温度的影响。结果表明:钻头顶角越大,轴向力越大,螺旋角的变化对钻削CFRP层轴向力影响较小;在钻削钛合金层时,轴向力随着螺旋角的增大呈先下降后上升的趋势,钻头后角越小,轴向力越大;钻头几何参数对钻削温度的影响可以忽略,得出较为适合CFRP/钛合金叠层材料振动制孔的钻头几何参数为顶角120°、螺旋角25°、后角20°。     

微铣削热源模型的仿真与比较

为了研究硬脆材料微铣削的温度场,基于微铣削石英玻璃,建立了微铣削热源分布模型。该模型将热源形状假设为半圆形,并在该热源形状下对矩形热源、三角形热源进行了有限元分析,通过微铣削石英玻璃试验将测量的温度数据与有限元结果做了对比分析。结果表明:矩形热源模型比三角形热源模型更加接近实际的微铣削区热源分布情况,加工参数中的主轴转速对微铣削温度影响程度最大,主轴倾角次之,切削深度和进给速度则相差不大。     

微细铣削加工中抑制微毛刺生成的新方法

在微型零件的微细铣削过程中,微毛刺的产生是影响零件质量的重要因素。本文提出了一种通过构建辅助支撑抑制微毛刺产生的新方法。通过分析微毛刺的产生机理,发现微细加工的尺度效应和被加工材料的塑性变形是产生毛刺的主要原因,尤其在被加工材料的边界处毛刺更为明显。在工件的边界上构建辅助支撑结构可以增强工件边界的刚度,并抑制工件边界处材料的塑性变形。使用微细刀具进行微细铣削铍青铜的加工试验证明该方法可以抑制微毛刺的生成。     

基于数值仿真的小型电动振动台辅助支撑的设计与性能分析

针对某小型电动振动台,设计一种具有合理振动属性的辅助支撑,使其能够应用于具有较大尺寸对象的振动测试。基于数值仿真方法对现有桁架结构辅助支撑进行有限元建模,数值分析结果与实验具有一致性,验证了采用壳体单元、实体单元、MPC进行混合建模的合理性。进而结合传统设计方法,采用方钢的矩形结构、三角形结构、梯形结构,设计出多桁架结构的新型辅助支撑,基于前述已验证合理的有限元建模与计算方法,分别研究其在静态工作环境下各个方向抵抗变形的能力、动态工作环境下的振动特性、以及瞬态冲击下对振动台附件的动态干涉和其所受的最大应力。分析结果表明,设计的新型辅助支撑吻合最初的设计期望,且其设计和研究方法,可为其它小型振动台提供较完善的辅助支撑设计研究思路,具有一定的工程意义。     

小角度螺旋槽钻头加工复合材料的模拟研究

针对碳纤维复合材料制孔时易产生毛刺、撕裂、分层等难题,首次提出了一种螺旋角为10°且顶角为83°的小角度螺旋槽钻头加工碳纤维复合材料的方法,并进行了钻削过程的有限元模拟分析.给出了主轴转速、进给速度、钻头几何角度等对加工过程中产生的钻削轴向力的影响,对比分析了两种钻头加工碳纤维复合材料的轴向力和加工出口质量.结果表明:复合材料的钻削轴向力受主轴转速的影响大于进给速度,并随主轴转速的增大而减小,随进给速度的增大而增大;同时,小角度螺旋槽钻头加工碳纤维复合材料时产生的轴向力小于麻花钻,破坏区域小,加工质量好,更适合碳纤维复合材料的制孔加工.     

功能梯度材料简支板振动模态的有限元分析

概述了功能梯度材料的定义及应用及其力学研究的现状和进展,介绍了有限元法.采用有限元分析软件Hyperworks对四边简支功能梯度材料矩形板进行建模,得出了各阶振动频率,对四边简支功能梯度材料矩形板进行模态分析,并改变长厚比,进行了结果对比分析.     

正交各向异性锥壳外压临界失稳压力研究

采用有限元非线性分析法对正交各向异性锥壳临界失稳压力进行系统研究,模拟结果分别与理论公式、各向同性锥壳以及等效各向同性圆筒进行比较分析。结果表明,在其他几何参数不变的情况下,随着锥壳半顶角的增大,锥壳临界失稳压力先增大后逐渐减小,锥壳在半顶角30°附近抗失稳能力最强;锥壳厚度较薄时,解析解与有限元解差异较小;正交各向异性锥壳的抗失稳能力普遍高于各向同性锥壳;工程设计中,正交各向异性锥壳等效成各向同性圆筒具有保守性。     

格莱圈动密封性能分析及密封参数优化*

针对伺服液压缸活塞中使用的格莱圈组合密封形式,利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立其二维轴对称有限元模型,研究格莱圈在不同密封参数(O形圈预压缩率、矩形滑环的厚度、O形圈的材料硬度)下对其动密封性能的影响。结果表明:在矩形滑环的中间区域,主密封面上最大接触压力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增加而增大,随着矩形滑环厚度的增加而减小;启动摩擦力随着O形圈预压缩率和O形圈材料硬度的增大而增大,随着矩形滑环厚度的增大而减小。基于响应曲面法,以最大接触压力和最小启动摩擦力为优化目标,对格莱圈的密封参数进行优化设计。优化后最大接触压力增大,启动摩擦力减少,提高了格莱圈的密封性能。     

掘进机后支撑腿的力学特性分析及结构优化设计

以某型掘进机后支撑腿为研究对象,根据掘进机工作状况推导出截割头及后支撑腿的受力公式.研究发现:当截割头上摆角度分别为47.46°和0°时,所受垂直方向作用力分别取得最大值和最小值.利用有限元分析软件Ansys workbench 12.0对后支撑腿进行静力学分析及结构优化设计,使得处于最为恶劣工况下的结构不仅具有足够的强度,而且设计重量大幅度减小,为同类零/部件的设计提供了理论参考,具有一定的实用价值.     

CO_2探测仪反射镜组件设计

为了降低重力、力学试验、发射条件以及因材料线胀系数差异导致的热变形对CO_2探测仪反射镜面形产生的影响,从反射镜组件材料选择、结构设计和配合方式几个方面进行了分析。采用SiC材料制作反射镜,结合反射镜的环形支撑方式,通过有限元分析对镜体进行轻量化设计。选取线胀系数较小的殷钢材料,利用三角形结构的稳定性和双脚架柔性结构的灵活性设计出简易可靠的反射镜支撑结构。反射镜与支撑结构接触面为1∶50的锥度面,通过环氧树脂进行胶接。在严格的工艺条件控制下,对反射镜组件进行精密加工和装配。对反射镜组件进行力学试验测试,结果表明在X向、Y向、Z向的一阶频率分别为445,423和444 Hz,与有限元分析结果接近。试验后镜面面形变化量PV值小于1/10λ,RMS值小于1/30(λ=632.8nm)。证明了CO_2探测仪反射镜组件结构设计与装调的合理性,满足空间高光谱成像要求。