薄壁变形机匣件限位检测方法的研究与优化

为研究薄壁变形机匣件在装配状态下约束表面与相关表面形位误差的变化规律,提出一种限位检测方法。通过有限元模拟机匣件实际装配,分析了不同装夹参数对约束面平面度的影响,并用直观分析法求出了主要影响因素为压板位置。利用所建立的模型,分析了约束面在限位状态下相关表面平面度及平行度的变化情况。通过神经元网络建立了压板位置与约束面平面度的预测模型,并用遗传算法求解了约束面平面度全局最小值及相应的压板位置,从而有效地控制整个机匣件的变形。     

基于薄板件装夹变形控制的夹紧点位置优化方法研究

对薄板件装夹变形控制问题进行了研究,分析了薄板件装夹变形控制的不足,提出了一种基于工件变形控制的装夹夹紧点位置优化方法--耦合BP神经网络与遗传算法.采用均匀试验设计表设计仿真方案,基于ABAQUS仿真数据建立了BP神经网络预测模型,结合该预测模型在夹紧点设定区域内构建优化数学模型,并用遗传算法进行优化.对优化后的结果进行了仿真验证.结果表明装夹变形明显减小.说明耦合BP神经网络与遗传算法的优化方法是可行的.     

基于有限元法的薄壁变形机匣件限位检测方法研究

为了提高带有形位误差的薄壁机匣件使役性能,研究了一种限位检测方法,通过改变约束表面的约束方式来探究约束表面和相关表面的变形规律。不同的约束方式对约束面都能够起到限位作用,限制量为0.064 mm,对相关表面的限制量为0.052 mm。只考虑单一约束因素时,压板位置的改变对约束表面的限制作用比压板数量和压紧力大。综合考虑3个因素,压紧力较大、压板数较多,压板压在接触面变形较大位置的可能性就较大,对约束表面的限位效果较好。结果表明:模拟装配的预测值与实测值相对误差在10%以内,有限元模型准确有效,能够预测机匣件的装配情况,提高机匣件的装配质量,为加工制造端提供反馈信息。     

基于辅助支撑的整体机匣件加工变形规律研究

针对航空发动机机匣整体件加工变形大、难以满足加工精度的问题,采用有限元方法建立了基于辅助支撑的整体机匣件加工变形预测模型,分析了不同辅助支撑方案的加工变形结果。通过工件和辅助支撑模型的构建以及切削力加载方式的研究,开发了动态载荷施加程序,建立了薄壁件车削加工有限元模型;应用所建立的模型分别模拟了普通切削方式和使用辅助支撑方式的加工变形,对比分析了两种方案的加工变形;通过仿真和实验数据的对比分析,验证了仿真模型的正确性,并进一步证明了辅助支撑对加工变形的有效抑制作用;探索了不同辅助支撑元件数目、长度、轴向位置对加工变形的影响,为车削加工中辅助支撑方案的选择提供了参考。     

基于PSO-BPNN和NSGA的薄壁件定位布局优化

为提高装夹布局优化计算的效率,同时考虑加工过程中振动对变形的影响,提出了融合改进的反向传播神经网络(back propagation neural network, BPNN)与快速非支配排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithms, NSGA-Ⅱ)的优化模型。首先,基于“N-2-1”定位原理,以定位点坐标为设计变量,薄壁件装夹变形和主振型位移为优化目标,通过有限元仿真建立了神经网络训练样本集;其次,引入粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)改进神经网络,通过对有限样本集训练,构建了定位布局与装夹变形和振动位移之间的代理模型。实例结果表明,改进后的神经网络对装夹变形的预测精度提高了93%,对振动变形的预测最大误差仅为1.8%;最后,通过遗传算法求解预测模型得到了定位布局帕累托解集,进一步提高了优化效率。     

基于ABAQUS的薄壁件装夹优选方案有限元分析

对在铣削过程中因装夹方案不同引起的框体类薄壁件整体变形的影响进行了研究.采用三维非线性动态有限元分析方法,对铣削过程中的薄壁件装夹方案进行了优选.刀具为三维造型,并以刚体形式导入ABAQUS软件,工件被定义为变形体,通过对有限元软件的操作,分别对装夹位置、装夹顺序和卸载方案三个因素在装夹过程中对框体类薄壁件产生变形的影响进行了模拟.提出了以最小加工变形为目标、装夹方案为设计变量的优化设计方案,对框体类薄壁件的加工变形控制提供了有效方案.     

基于遗传算法的接头类薄壁件装夹布局优化设计

以接头类薄壁件为研究对象,针对其在铣削加工中装夹位置的优化设计进行研究。利用UG对四刃立铣刀和零件进行了三维建模。通过有限元分析软件ABAQUS,对不同装夹位置对接头结构件变形的影响进行了模拟。以平均变形量最小为目的,基于MATLAB遗传算法对装夹位置进行了优化计算,确定了最优装夹位置。为航空接头结构件铣削加工中装夹位置对变形的控制提供了有效的方法。     

基于铣削力精确建模的机匣辅助支撑仿真研究

针对对开延伸机匣铣削加工中让刀量较大这一突出问题,采用机械力学模型精确建立了铣削力模型;利用Python脚本语言对有限元软件ABAQUS进行二次开发,将铣削力依次加载到铣削区域各点,实现了机匣外表面铣削加工让刀量的有限元快速仿真预测;优化了支撑体轴向位置,并对初始装夹力的影响进行了分析。与无辅助支撑相比,优化后外表面平均让刀量减少了38.1%。研究结果符合实际,对机匣辅助工装设计和使用提供了数据指导。     

机匣体毛坯等温挤压工艺的研究

主要研究了机匣体毛坯等温挤压工艺的设计方法。在分析机匣体产品特征的基础上,以Deform-3D数值模拟软件为基础,分析了机匣体等温挤压过程的变形规律。以数值模拟结果为参考对象,详细地阐述了机匣体的工艺制定方法与工艺流程设计,为其他采用难成形材料的同类型零件等温挤压工艺设计提供参考。     

基于装夹方案的夹紧力及加工变形仿真

夹具装夹引起的变形是影响薄壁件加工精度的重要因素。针对大型薄壁回转体车削加工过程中工件易变形的问题,应用有限元分析软件,讨论了工件装夹有限元模型中的接触方式、切削力加载以及材料去除方式等关键问题,建立了大型薄壁回转体车削装夹有限元模型。运用所建立模型,分析了夹紧件数量、接触面积以及辅助支撑等因素对夹紧力和工件变形量的影响规律。结果表明,该有限元模型可以有效地预测薄壁件的夹紧力大小和工件变形量,并为薄壁件装夹方案的优化提供可靠的数据支持。     

套管滚压整形力学分析及单次整形极限研究

滚珠整形器在变形套管修复中应用越来越广泛,而整形时常凭经验确定整形量,若单次整形量过大极易造成套管损坏。为此,给出套管单次整形极限研究方法,采用多线性等向强化模型,考虑套管的材料和接触双重非线性特性,建立了滚压整形缩径变形套管有限元模型,给出了求解策略,并采用试验研究的方法验证了数值模型的合理性。揭示了不同整形量对套管塑性位移及应力分布的影响规律,研究了不同轴向变形长度套管单次整形极限。结果表明:随着套管整形量的增大,套管最大等效应力、塑性位移和残余应力均增大;随着套管轴向变形长度的增大,单次整形极限有减小的趋势,单次整形量最大值不能超过3.6 mm。研究结果可为滚压整形变形套管现场施工提供理论指导。     

IC封装热压模机合模机构设计与有限元分析

介绍了IC封装热压模机合模机构的设计过程,建立了合模机构的有限元模型,运用有限元分析软件ANSYS对合模机构的关键部位进行了应力、变形分析,得出了该机构的应力变形分布图,为进一步改进机构的受力情况和结构设计提供了重要依据.     

Void closure prediction in cold rolling using finite element analysis and neural network

Cold rolling is used to eliminate void defects in cast materials thus improving the material performance during service. A comprehensive procedure is developed using finite element analysis and neural network to predict the degree of void closure. A three-dimensional nonlinear dynamic finite element model was used to study the mechanism of void deformation. Experiments were conducted to investigate void closure during the cold flat rolling process. Experimental results are compared to the three-dimensional finite element predictions to validate the model. The void reduction predictions from finite element analysis are in good agreement with experimental findings. Plastic strain, principal stress distribution around the void and void reduction ratio are presented for various case studies. As finite element simulation is time-consuming, a back-propagation neural network model is also developed to predict void closure behavior. Based on the correlation analysis, the reduction in sheet thickness, the dimension of the void and the size of the rollers were selected as the inputs for the neural network. The neural network model was trained based on results obtained from finite element analysis for various simulation cases. The trained neural network model provides an accurate and efficient procedure to predict void closure behavior in cold rolling.     

神经网络与有限元结合在轧机板形预报中的应用研究

通过有限元仿真分析,较准确的模拟了带钢轧制过程,获取对轧机板形影响较大的参数值,并将其结果作为训练样本对神经网络进行训练,建立了较为理想的基于神经网络的板形预测模型,实现了轧制过程中的板形参数的预报。仿真结果表明该神经网络与有限元结合的板形预测模型可获得良好的预测精度,弥补了传统板形预测模型的预测精度不能满足板形在线控制要求的缺陷。     

基于BP神经网络的磨床力误差补偿方法

为建立磨削加工参数与磨削力导致的力变形误差之间的关系模型,提出基于神经网络的力误差建模和实时补偿方法.建立经遗传算法优化的BP神经网络以表征磨削参数与磨削力的关系;运用有限元方法对零件进行力学分析,建立磨削力与力变形量的关系模型;建立加工参数与切削力误差映射模型,预测误差补偿量,进行实时补偿.实验结果表明:该切削力误差...     

腹板换热系数对H型钢冷却后变形的影响

针对H型钢易出现上下翼缘内并外扩变形及腹板波浪、裂纹等缺陷的问题,通过H型钢的冷却实验和有限元模拟计算,分析了H型钢冷却后的表面温度场和不均匀变形的规律,研究了上下腹板部位的换热系数对温度场、等效应力场以及变形情况的影响,结果表明冷却后H型钢上下翼缘出现了“内并外扩”现象。运用ABAQUS有限元分析软件建立了二维H型钢冷却模型,通过实验获得了H型钢表面换热系数,并以此作为模拟的边界条件进行有限元模拟分析,得到了H型钢表面温度场;有限元模拟结果同样出现了H型钢上下翼缘“内并外扩”现象,与实验结果相吻合;改变上下腹板部位的换热系数进行有限元模拟,得到了腹板处换热系数对H型钢变形的影响规律,为控制H型钢冷却变形提供了理论基础。     

海洋桩基平台调平器夹紧工作机制的分析

海洋桩基平台调平器是一种精密的水下作业机械,桩基平台安装过程中,需要调平器进行调平,其夹紧工作负荷常常会达到几千吨。介绍了桩基平台调平器系统结构,分析了其上夹紧机构和下夹紧机构的力学模型。采用有限元方法分析了夹紧块工作时桩基导管和桩脚裙套的变形和受力。建立了桩基调平器实验系统,验证了调平器工作过程,获取了导管和裙套夹紧时的变形受力特点,与理论分析结果基本吻合。该结果为桩基平台调平器的夹紧装置优化设计提供了一定的理论基础。     

液压锁紧轴套锁紧扭矩计算与实验研究

液压锁紧轴套是五轴联动机床的关键部件,能够在压力载荷作用下发生较大的弹性变形,锁紧进给轴的转动自由度,对机床定位锁紧和加工精度有重要的影响,锁紧扭矩是液压锁紧轴套设计的重要参数。为研究轴套壁厚、压力载荷、配合间隙及轴套长度4个参数对液压锁紧轴套锁紧进给轴时产生的锁紧扭矩影响,首先用有限元方法计算了液压锁紧轴套工作时的变形、轴套与进给轴之间的接触应力分布;然后在进给轴外表面对接触压力积分得到轴套作用在进给轴上的正压力,进而得到锁紧扭矩;最后在自主设计的实验台上进行锁紧扭矩测试实验,对有限元方法计算数据进行验证。结果表明:有限元方法计算得到的理论数据相对实验数据相对偏差均小于4.87%,验证了有限元方法计算的理论数据可靠性。该有限元方法计算的理论数据可以对液压锁紧轴套结构设计提供参考。     

TRT焊接机壳有限元前处理技术

以TRT透平主机焊接机壳为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析焊接机壳的焊接结构,分析过程包括焊接有限元前处理、应力应变的模拟计算、计算结果分析、分析计算的后处理及评判。其中,有限元前处理需要花费大量时间,良好的前处理是有限元分析的前提和关键。结合焊接和有限元知识,对TRT透平主机焊接机壳有限元前处理的若干问题进行探讨,解决了有限元前处理技术中的结构模型、模型材料与性能、热分析单元的选定、热源模型的建立及焊接"生死"单元技术、网格划分、焊接工艺和有限元模型边界条件及载荷的施加等问题,为后续有限元模拟焊接应力及变形结果的计算提供了精确保障。