钛合金激光清洗及其对激光焊接气孔的影响

采用砂纸打磨、酸洗、激光清洗等方式对Ti6Al4V钛合金进行焊前清洗。通过扫描电镜、白光干涉仪、能谱仪分析了各种清洗方式下的表面形貌、粗糙度和化学成分，研究了不同清洗方式及参数对清洗效果的影响。在均匀熔透和表面质量良好的同一激光焊接条件下，比较了不同清洗条件对气孔率的影响。合适的激光清洗可有效清除焊接试件表面氧化层，并改善表面粗糙度，得到较低的气孔率，其焊缝可达到中国航天工业行业标准I级焊缝要求。     

飞行员头颈部防护装置展开性能实验研究

弹射救生过程中,由于弹射过载、气流吹袭等不利载荷的作用,飞行员头颈部会发生甩打损伤,其严重损伤会导致飞行员死亡。为解决飞行员头颈部损伤问题,基于头颈部前屈式防护原理,建立了机械式防护装置三维模型,并制作装置样机;弹簧是该装置的关键部件,本研究采用两种不同弹簧开展实验;搭建了弹射模拟实验台,探究了弹射过载对于装置性能的影响。结果表明,装置样机动作流畅,展开迅速;弹簧刚度增大与过载作用可缩短装置展开用时;在弹簧刚度为1 N/mm时,装置性能即可满足弹射救生时间要求。     

一种大型复杂构件加工新模式及新装备探讨

大型复杂构件是航空航天、能源、船舶等领域装备的核心结构件，此类构件通常具有尺寸大、形状复杂、刚性弱等特点。传统“分体离线加工-在线检测”模式存在工艺不稳定、过程复杂、柔性差、周期长等问题，以龙门式多轴数控机床加工为代表的“包容式”加工模式，难以适应大型复杂构件的高效高质量加工制造需求。提出一种基于移动式和吸附式机器人的多机协同原位加工新模式，通过多机器人系统自主寻位、精确定位加工与加工质量原位检测，实现大型复杂构件多安装面并行铣削、制孔与打磨等作业。多机器人系统包括移动式混联机器人、吸附式并联机器人、移动式串联铣削机器人、移动式双臂加工机器人和移动式打磨机器人。构建多机协同原位加工模式，需要揭示多机器人协同原位加工行为与大型弱刚性结构件质量控制的交互机理，面临着本体、测量、工艺和集成四个方面的挑战，需要设计高灵活、高刚度的移动式和吸附式加工机器人，解决移动机器人自主准确寻位和超大结构件原位高精检测难题，攻克加工变形误差在线补偿和振动抑制技术，通过集成实现多机协同高效高精加工，为大型复杂构件的高效高质量制造提供创新技术及装备，并实现此类构件制造核心技术及装备自主可控。     

基于多传感器融合的电梯导轨性能检测方法研究

为了高效地测量电梯导轨的直线度、垂直度、接头台阶偏差等多项参数,提出了一种基于多传感器信号分析的方法,并依据该方法设计了一套拖曳小车一体化智能检测装置,该装置由动力系统、测量小车、主控电脑3个部分组成。测量小车搭载加速度传感器和倾角传感器,在动力系统的牵引下沿电梯导轨上下运动。将传感器测得的数据传回主控电脑,根据加速度信号计算电梯导轨的接头台阶偏差,根据倾角信号计算直线度和垂直度,并实时显示在显示器上。试验结果表明,此方法比传统的吊线尺量方法效率更高,且精度符合要求。     

橡塑往复密封性能参数数值求解流程与物理模型探讨

橡塑往复密封的密封寿命通常是通过膜厚、承载力、泄漏率、磨损率等参数以表征。为获取上述参数,佐治亚大学SALANT提出橡塑往复密封模型建立和数值计算求解流程。为更好地理解与应用该方法,从橡塑往复密封物理结构、数值求解流程、Reynolds方程建立、方程约束边界建立、GW接触模型建立、力载平衡等6个方面系统地分析其特点与不完备之处,并从6个方面探讨数值求解流程和数值模拟的修正方法;提出密封模型修正方法,给出修正后密封数值求解流程,使得计算结果更好地与实际工作性能相吻合,并能较好地揭示密封机制。     

3D打印连续纤维复合材料丝材的成形规律

针对3D打印连续纤维增强热塑性树脂复合材料,研究了热塑性树脂在螺杆挤出过程中的流动机理和在纤维界面的浸渍行为,揭示了螺杆转速和牵引速度对复合丝材成形直径和纤维含量的影响规律。提出使用实际浸渍时间和理论完全浸渍时间来共同表征树脂对纤维的浸渍程度,观察复合丝材断面的形貌可知,高浸渍程度的丝材内部空隙较少,树脂和纤维结合更紧密。进行3D打印成形测试,当丝材的浸渍程度从17.25%提高到40.02%,样件的拉伸强度可从132 MPa提高到160 MPa,提高约21%。对样件进行动态力学性能分析(DMA)测试,试验结果表明浸渍程度高的复合材料成形件具有高的存储模量和损耗模量,表明其纤维和基体间的界面结合程度得到了提高和改善。     

T型接头角接静轴肩搅拌摩擦焊缺陷研究

通过一系列工艺参数试验,获得无缺陷的T型接头焊缝。针对缺陷的形成,重点分析三种不同的搅拌针,即圆锥光针、圆锥螺纹针和短圆柱光针,对6 mm厚的6082-T6铝合金T型接头从内角角焊缝进行静轴肩搅拌摩擦焊接,并分析对应的焊缝产生的宏观缺陷。发现角接静轴肩搅拌摩擦焊容易在前进侧产生孔洞或沟槽缺陷。进一步分析发现,缺陷的产生受T接搅拌针和T接静轴肩的影响,在搅拌头周围,受T接静轴肩和T接搅拌针上部的影响,会形成搅拌针上部塑性流动区域,受搅拌针下部的影响,会形成搅拌针下部塑性流动区域.通过研究提出:搅拌针下部的孔洞缺陷可以通过采用螺纹的锥形搅拌针进行消除。而搅拌针上部的孔洞缺陷受到90°的T接静轴肩几何形状的影响流动能力较弱,通过倾角的改变可获得无缺陷的焊缝,并且对其缺陷形成机制的物理模型进行分析。     

考虑含间隙关节的漂浮基空间机械臂动力学输出特性研究

研究关节间隙对漂浮基空间机械臂动力学特性的影响对设计空间站机械臂具有重要意义。采用Lankarani-Nikravesh接触力表达式建立了考虑摩擦的含间隙关节模型;应用Lagrange方程和含间隙关节模型建立了含间隙的漂浮基空间机械臂动力学模型。数值模拟分析了间隙关节数量和不同间隙尺寸对漂浮基空间机械臂动力学输出特性的影响,并定量分析了间隙对漂浮基空间机械臂动力学输出的影响程度。结果表明,两个含间隙关节的耦合作用导致关节接触碰撞力剧烈变化,引起漂浮基空间机械臂的动力学输出更加剧烈;关节的间隙尺寸值越大,漂浮基空间机械臂动力学输出的波动幅值越大,但波动频率会随着间隙值的增大而减小,降低了空间机械臂的运动精度。该研究可为解决多个含间隙关节的漂浮基空间机械臂的高精度轨迹控制问题提供重要的理论依据。     

基于索驱动的大型柔性结构振动抑制策略研究

柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适用于长距离柔性桁架结构的振动主动抑制。首先提出一种四索驱动的柔性体抑振并联机构,根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对四索并联机构进行运动学分析。接着建立四索并联机构的静力学模型,并将超长尺度柔性桁架机构的往复振动简化为梁的弯曲振动,利用振型叠加法求解外部激励作用下的强迫响应。最后针对超长尺度柔性桁架机构的振动抑制问题,提出一种基于模糊控制与PID控制相结合的控制策略,通过仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的柔索并联抑振系统具有明显的抑振效果,柔性桁架的振幅与振动衰减时间大幅降低,且系统的四索索力值能够在合适范围内变化。