铆接冲击力对飞机蒙皮的影响

飞机蒙皮铆接的冲击力对飞机蒙皮损伤较大。通过铆接过程中铆锤对作用于铆钉冲击力的分析,讨论了在满足铆钉钉杆形成墩头的条件下,各种铆钉选用参数和铆接参数对铆接冲击力的影响,提出了在飞机设计和铆接工艺上的改进措施。     

钢铝异质自冲铆接头剥离失效仿真

为了研究钢铝自冲铆接头剥离失效行为,对5754铝合金和Q235钢异质自冲铆接头进行了剥离试验及仿真研究。建立了基于MMC失效准则的T型自冲铆接头有限元模型,对两种接头在剥离工况下的拉伸失效过程进行仿真,对比试验结果验证了有限元模型的可靠性,并对接头的剥离失效行为进行了分析。研究结果表明:建立的有限元模型能表征接头在剥离工况下的失效形式及力学性能;铝-钢接头因上板与铆钉分离失效,剥离过程中加载侧钉脚和钉头区域易产生应力集中,上板加载侧铆孔区域最先发生失效;钢-铝接头失效形式为铆钉与下板分离,剥离过程中加载侧钉头边缘及钉脚内壁区域易出现应力集中,下板铆扣区域发生脱层损伤,脱层损伤区域向非加载侧铆扣区域扩展。     

温度对车身钢铝胶铆连接结构热应力变化的影响

针对车身结构在涂装过程中温度变化对钢铝胶铆连接结构的影响,研究了影响结构热应力的主要因素。在钢、铝、粘接剂的单向拉伸试验和热膨胀试验基础上进行钢铝胶铆连接结构高温热膨胀试验,获得了钢板、铝板表面的应变值。建立了钢铝胶铆连接结构热膨胀有限元仿真模型,通过试验验证了仿真模型的有效性。分析胶铆结构在升温、保温、降温过程中的应力变化情况,获得了钢铝胶铆连接结构在厚度方向上尺寸随温度的变化规律。研究了粘接剂厚度、粘接宽度和金属铆接顺序对钢铝胶铆连接结构在高温作用下的影响。结果表明,钢铝胶铆连接结构在经历高温作用后会产生残余应力和热变形;适当增大粘接剂厚度可以降低胶铆连接结构的残余应力和应力集中,降低结构整体的热变形;增大粘接宽度能有效降低胶铆接头中的残余应力,但会导致钢铝胶铆连接结构塑性变形增大;铝板在上、钢板在下铆接时胶铆接头的残余应力较小。     

CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆力建模与仿真分析

压铆力作为影响CFRP/Al复合构件铆接质量的重要参数,其大小往往根据经验给出,缺乏理论依据。文章针对CFRP/Al复合构件的无头铆钉压铆过程从理论建模和有限元模拟两方面研究了压铆力。首先建立CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆的物理模型与条件假设,并将该压铆过程划分为6个阶段;其次针对铆钉和铆接件分阶段进行受力和变形分析,并采用主应力法建立压铆过程所需的压铆力的理论公式;最后采用ABAQUS有限元软件对压铆过程进行仿真分析,对压铆力的计算和仿真结果进行对比分析,表明求解压铆力的理论公式有效性良好。     

无头铆钉自动钻铆工艺试验研究

为了提高装配质量和寿命,自动钻铆技术在飞机装配中得到广泛应用,而钻铆参数是影响装配效率和质量的关键因素。文章通过有限元模拟技术对无头铆钉铆接变形进行了分析,提炼了自动钻铆工艺参数,并结合G86自动钻铆系统,采用正交试验法进行了无头铆钉的工艺试验研究,通过极差分析法确定了无头铆钉的钻铆参数值,为无头铆钉在飞机装配中的应用提供了依据。     

无头铆钉压铆力数学建模与仿真分析

无头铆钉压铆连接是航空薄壁件的主要连接方式,作为影响铆接质量的主要工艺参数,压铆力的大小通常只能根据经验给出,缺乏理论依据。文章首先分析无头铆钉压铆过程,将其划分为4个阶段,其中铆钉镦头的真实应变由钉杆均匀敦粗阶段与镦头形成阶段的应变构成。基于以上分析,针对无头铆钉压铆力计算提出采用幂指数硬化理论建立计算压铆力的物理公式,从而确定压铆力关于镦头高度的数学函数;其次根据无头铆钉压铆过程特点,采用轴对称模型对其进行有限元仿真;最后用上述方法对直径相同而镦头高度不同的一组无头铆钉压铆力进行计算并对计算结果进行对比分析,对比分析结果表明文中建立的求解压铆力的物理公式有效性良好。     

公路隧道冲击响应的2D有限元分析

在有限元计算中,为了保证网格划分的合理性,提高计算的精度,结合自主研发的结构分析软件系统SASS,提出了一种生成曲边有限元网格的有效方法,以变比例的方式综合考虑大单元各边节点对内部各对应点坐标的影响.对某公路隧道横截面建立了平面应变状态下的有限元模型,考虑冲击荷载在不同速度和作用时间的影响下,对其进行动位移、速度和加速度的分析.结果表明:在相同的冲击速度下,冲击荷载作用时间越长,引起隧道壁上的最大位移值越小;当冲击荷载作用时间相同时,在不同冲击速度下,同一点到达各自最大位移值的时刻相同;在冲击荷载的速度和作用时间相同的情况下,各控制点位移、速度和加速度都呈同步周期性变化.     

单囊式空气弹簧建模及其固有特性仿真研究

利用Pro-E与Ansys软件对单囊式空气弹簧进行实体建模,讨论模型有限元处理方法,验证网格划分的可用性.采用Ansys软件求解出单囊空气弹簧分别在初始充气压强为0.2、0.3和0.4 MPa时的各阶固有频率值,结果表明,随着初始充气气压的增高,空气弹簧的各阶固有频率均有所提高.由此可通过改变空气弹簧初始充气压力来调节空气弹簧工作时的固有频率,充分利用空气弹簧的特性为工程应用服务.进一步对单囊空气弹簧进行模态响应仿真分析,给出初始气压为0.2 Mpa下1～4阶空气弹簧振型图,找出所建空气弹簧模型的薄弱点,该研究对深入开展空气弹簧结构优化设计有借鉴意义.     

微/纳米定位平台的动态特性分析与试验

为了分析微/纳传动平台的动态特性,应用拉格朗日方程,建立5自由度微/纳米定位平台的动力学模型,推导出固有频率及阶跃响应的解析式.采用有限元方法,仿真得到平台的前5阶固有频率和模态阵型.在不同驱动频率和不同加载下,分别进行静、动态试验,结果表明,平台的开环调节时间为0.812s;驱动频率为100Hz时,发生共振现象;加载小于10N时,平台具有较好的稳定性;动态试验得到压电陶瓷、电容传感器和平台的分辨率分别为4、10和45nm,且平台的重复定位精度为0.6μm.     

8-UPS步行并联机器人加工模式下逆运动学建模

提出了一种面向大型工件加工(如机翼铆接)8-UPS步行并联机器人的整体构型.针对并联机器人单工位铆接机翼壁板工况,基于Matlab逆运动学优化模型和SolidWorks仿真测量功能分别求解了驱动杆长的变化.经过对比,两种结果基本一致,验证了机器人运动学模型的正确性,为机器人的位置控制提供了基础.     

A novel experimental system for performance evaluation of water powered percussive rock drill

A set of water powered excavation test system was developed for the comprehensive performance testing and evaluation of water powered percussive rock drill indoors. The whole system contains hydraulic power section, electronic control system, test and data acquisition system, and assistant devices, such as guideway and drilling bench. Parameters of the water powered percussive rock drill can be obtained by analyzing testing data, which contain impact energy, front and back cavity pressure, pressure and flow in each working part, drilling velocity, frequency and energy efficiency etc. The system is applied to test the self-designed water powered percussive rock drill SYYG65. The parameters of water powered percussive rock drill with impact pressure of about 8.9 MPa are 58.93 J for impact energy, and 8.97% for energy efficiency, which prove the effectiveness of system.     

不同加载速率下铆钉材料变形研究

对LY10、TB     

Water Hammer Model of Shock Absorber Throttle Slice

In allusion to easy invalidation of damping valve in vehicle shock absorber caused by the impact from the road surface, the importance of the study of damping valve water hammer pressure is presented. The physical model of damping valve with the circle throttle slice is established. The time for the throttle slice deformation is studied by using the finite software, and the laws that how the structure parameters affect the deformation time are obtained. Combining the theory of water hammer, the water hammer initial and boundary condition of the damping valve is deduced, and the water hammer model of throttle slice is established. The analysis of simulation results indicates that the water hammer pressure amplitude and the amount of water hammer oscillation period can be reduced and the dependability of the valve can be enhanced by modifying the structure parameters and aperture width between slice and valve body.     

考虑铆钉位置不确定性的异种轻质金属铆接接头疲劳寿命优化

针对铆钉位置坐标对铆接接头疲劳寿命的影响问题,采用单行替换法来实现了铆接接头的寿命优化。首先,对铝合金自冲铆接接头进行单调拉伸和疲劳试验研究,通过试验数据拟合获得S-N曲线。然后,建立自冲铆接结构的有限元模型,通过Abaqus进行循环载荷作用下的铆接接头力学分析,研究了铆接点位置对铆接接头力学性能的影响。最后,将铆接点的坐标作为设计变量,铆接结构疲劳寿命为优化目标,基于单行替换法进行全局寻优,获得了铆接接头最大疲劳寿命时的位置坐标,为技术人员开展铆接接头设计提供了参考依据。     

CFRP构件带垫圈铆接损伤及剪切性能

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在航空领域应用广泛,但极易发生铆接损伤。因此,针对航空CFRP构件,本文通过试验方法研究带垫圈铆接损伤行为,评估不同宽径比和宽径比西铆接构件拉伸剪切性能,研究结果表明：CFRP铆接损伤主要由镦头径向过度膨胀和镦头材料轴向变形挤压造成,以挤压损伤为主,带限制垫圈铆接可有效减少铆接损伤,其损伤主要发生在镦头附近层板孔周附近表层局部区域,由垫圈内孔附近区域挤压下凹造成;所有试件力-位移响应曲线特征由钛合金铆钉主导,呈现出明显弹性变形阶段、塑性变形阶段和最终失效阶段,最终失效模式均为铆钉剪切失效;拉伸失效过程中,垫圈均未发生明显变形,CFRP层板钉孔周围表层发生明显局部挤压损伤,拉伸过程中伴随纤维断裂声响;宽径比对试件刚度和最终失效强度均具有明显影响,而边径比对试件力-位移响应影响不明显。     

先导式电液配流系统的动态特性

为了实现往复式压缩机排气量的无级调节,满足气量调节对配流过程响应快速性和平稳性的要求,提出一种基于双阀结构的先导式电液配流系统.建立压缩机吸气和回流过程中的配流气阀动力学模型,通过联合仿真研究主要设计参数对电液配流系统动态特性的影响.研究结果表明：电液执行机构的压力飞升和卸压速率是影响气阀动作快慢的关键因素;所设计的配流系统中气阀开启和关闭滞后时间均小于10 ms,气阀响应速度显著提高;供油压力10 MPa、阀片行程2 mm条件下阀片与阀座和行程限制器的撞击速度分别为0.214和1.35 m/s,充分满足可靠性许用要求;气阀动作试验曲线与仿真结果拟合程度高,所述联合仿真模型可以作为电液配流系统性能分析的研究平台.     

基于SPH方法对多晶硅裂纹扩展的数值模拟

应用非动力学软件Autodyn-2D对多晶硅受冲击载荷作用而损伤开裂的连续介质离散化过程进行了研究。采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,分别模拟了不同宽度的钨合金锤在不同的位置以不同的冲击速度对多晶硅靶板的冲击过程,分析了不同冲击载荷下的裂纹产生与扩展方式,得出了锤头冲击速度、冲击面宽度、冲击位置对多晶硅裂纹与碎片粒度的影响结果。综合仿真结果表明,当锤头冲击速度小于25 m/s时,多晶硅的起裂点随着冲击速度的增大向中轴线靠近;当冲击速度大于25 m/s时,主裂纹扩展长度不再增加,但分叉裂纹密度增大;当冲击速度大于40 m/s时,裂纹扩展基本不变;当锤头宽度为20 mm,冲击速度为40 m/s,采用击打多晶硅中心位置的打击方式,能有效将多晶硅的破碎尺寸控制在5～90 mm之间,大大减少了多晶硅浪费。     

超高压天然气管网在人口密集区域安全技术研究

针对35MPa超高压输气管道在人口密集区域泄漏扩散问题,采用FLUENT软件,对不同气候条件下的埋深天然气管道泄漏情况进行了三维数值模拟,并给出了超高压天然气在不同风速条件下泄漏后H2S和CH4轴向和地表安全区域。在扩散过程中,天然气在浮力的作用下以向上扩散的形式发展,在不同的环境下风速和压力对扩散过程的影响不同,较大的风速和压力使天然气向更远的距离扩散,从而增大天然气爆炸下限和警戒浓度范围。研究结果可为泄漏现场人员和安全管理提供有效依据。