含裂铆接搭接板应力强度因子分析方法

针对工程中广泛存在的铆接搭接结构断裂问题，充分考虑搭接板裂纹通过铆钉后铆钉继续传力的特点，利用位移连续条件，提出裂尖应力强度因子有限元分析模型。计算典型铆接搭接结构应力强度因子曲线，分析所提模型及其计算结果的合理性、正确性。提出的计算方法为铆接搭接结构应力强度因子提供了便捷、有效的分析手段，所得结果可供工程结构损伤容限分析时参考。     

飞机蒙皮锤铆参数优化方法研究

针对飞机蒙皮和筋板锤铆过程,采用有限元法建立其运动学模型,以气压(锤铆力)、单钉铆接时间(单钉冲锤次数)及铆钉头内端面到蒙皮间距离为输入量,以镦头尺寸和蒙皮与筋板间间隙为输出量,对不同参数下飞机蒙皮锤铆过程进行仿真分析,得到60组样本数据。为了得到最优的铆接工艺参数,设计了基于BP神经网络的适应度函数,采用PSO算法对铆接工艺参数进行优化。仿真及实验结果表明:所优化的工艺参数能实现较好的铆接质量。     

基于多色集合的飞机连接装配工艺规划与资源配置

为提高飞机连接装配工艺规划的自动化水平,在研究飞机连接装配工艺特点的基础上,基于多色集合理论,在统一的数学模型中同时构建了工艺规划模型和资源配置模型.采用多色集合理论构建了工艺规划围道矩阵和扩展多色图,提出了多色图到多色集合关系规则模型的映射机制,以此建立了工艺规划模型,并提出了工艺路径求解算法.在此基础上,采用多色集合理论中的体运算,建立了与工艺规划模型匹配的工艺资源模型.以飞机铆接装配工艺规划为例,对所提理论与方法进行了验证.     

基于力与位移信号的自冲铆接质量在线监测

基于Labview软件建立了自冲铆接过程信号动态测量系统,研究了自冲铆接过程力和位移信号随时间的变化规律以及接头成形过程中力和位移的演化特征,提出以力和位移信号的特征量在线评估自冲铆接接头质量的方法,并重点研究了不同板件间隙、铆接力和凹模尺寸下力及位移信号的演化规律,并结合接头的剖面形态和准静态拉伸强度,分析了通过力和位移信号在线监测铆接接头质量的可行性。     

考虑钻孔应力的铝合金板铆接变形实验

针对具有多个铆钉连接的铝板这一典型航空结构件,提出了ABAQUS中铆接等效建模方法,探讨了钻孔应力对铝板的变形影响。首先考虑钻孔引入的应力、铆接时铆钉自身膨胀力以及多个铆钉连接的相互耦合作用建立ABAQUS铆接等效模型,并仿真计算得出铝板压铆后的变形结果;然后进行了普通切削和线切割铝板的铆接实验;最后将实验结果与仿真结果对比,证明了钻孔应力对铆接变形的显著影响和仿真方法的有效性。     

复杂动态环境下基于深度强化学习的AGV避障方法

为提升自动导引车(AGV)在智能工厂复杂动态环境下的避障能力，使其能在全局路径引导下安全、高效地完成避障任务，提出一种基于深度强化学习的局部避障方法。首先，将避障问题表示为部分观测马尔可夫决策过程，详细描述了观测空间、动作空间、奖励函数和最优避障策略，通过设置不同的奖励实现以全局路径引导局部避障规划；然后，在此基础上，采用深度确定性策略梯度算法训练避障策略；最后，建立了仿真实验环境，并设计多种实验场景来验证所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法可以应对复杂动态环境，减小避障时间与距离，提高运行效率。     

高精度位移测量系统硬件在环仿真优化设计

设计了一种基于多核DSP的高精度位移测量系统硬件在环仿真平台。本平台拥有以下优点:数值计算板卡内嵌多核DSP计算核心;多个计算核心并行处理测量模型;一块板卡同时输出多组位置信息。本平台采用了多核DSP特有的共享内存机制,从而缩短了模型内部数据通讯时间,最终缩短了单次多组测量模型的运算时间。实验结果表明,本仿真平台模型计算精度达到0.431nm,整体单次运行时间为14.242us。经优化设计后的硬件在环仿真平台模型计算精度提高了0.359nm,系统运行时间缩短了17.110us,所以该平台具有更广阔的工程应用前景。     

基于电流模型预测的虚拟同步发电机控制策略

提出一种应用于T型三电平并网逆变器的基于电流模型预测的虚拟同步发电机控制策略，构建电流离散预测控制模型，通过进一步优化分区，增加小矢量的选择，在减少控制器计算量的同时，兼顾中点电位平衡的控制效果并改善并网电流质量；根据转子角速度的偏差和角速度变化率来自动调整转动惯量和阻尼系数，缩短暂态调节时间，实现对频率和频率波动的有效抑制。最后通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型，验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

力量训练器抑振参数集的知识表达及映射方法

训练器振幅过大会在训练过程中对人体造成直接伤害，也会降低器械自身的使用寿命，为将振动幅度控制在合理范围内，提出了一种核心力量训练器抑振参数集的知识表达及映射方法。利用达朗贝尔原理计算训练器连接轴间隙的偏心量求解出质心线速度矩阵，结合各连杆受力情况构建运动学模型。采用正弦-梯形函数根据动力模型规划振动抑制曲线，并将曲线中角速度参数化，利用离散角位置差值计算出映射参数。实验结果表明，所提方法能够在极短的时间内降低核心力量训练器振动，满足核心训练器抑振的基本需求，表达及映射结果真实有效具有一定的实际应用价值。     

基于径向基神经网络和ASA-MMFD算法的桥式起重机主梁轻量化设计

为了实现桥式起重机主梁快速轻量化设计,提出了基于径向基神经网络代理模型和ASA-MMFD算法的桥式起重机主梁轻量化设计方法。在最优超拉丁立方试验设计的基础上,利用径向基神经网络代理模型建立桥式起重机截面设计参数和最大应力、最大位移和质量之间的映射关系,引入"全局+局部"的组合策略,通过自适应模拟退火算法对代理模型进行全局寻优,采用修正可行方向法进行局部搜索。利用测试函数和NASA减速器对所提方法进行验证,结果表明:在相同精度范围内,与ASA-MMFD算法相比,所提方法在调用模型次数方面大幅度减少,提高了优化效率。在此基础上,将其运用在桥式起重机主梁轻量化设计中,从而验证所提方法的适用性。     

轿车轮毂轴承铆装工艺理论分析与试验研究

对轿车轮毂轴承单元的铆装工艺进行了理论分析和试验研究。建立了铆装力理论计算模型与铆装工艺有限元分析模型,研究了铆头轨迹、倾角和停留时间等工艺参数对铆装质量的影响,得出采用圆周轨迹、铆头倾角6°和停留时间0.8s时铆装质量最好的结论。以DAC2F10轿车轮毂轴承单元为例,在课题组开发的铆合装配专用机床上进行了铆装试验,验证了铆装力理论模型和铆装工艺有限元模型的合理性,并进一步优化铆头倾角为5.5°。采用所优化的铆装工艺试制出了轮毂轴承单元样件,耐久性试验测试最高使用寿命近2×105km,表明得出的铆装优化工艺能大幅提高轮毂轴承单元的使用寿命和可靠性。     

铝合金自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演模型

基于材料塑性变形虚功原理并结合上限定理,展开自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演分析.以成形接头几何特征参数(钉脚张开度、铆钉几何尺寸参数、被连接材料的厚度)、铆钉和被连接材料力学性能参数以及冲头与铆钉的接触面接触条件为反演计算模型的控制量,建立最大冲压载荷的反演计算模型;同时,针对多种铝合金自冲铆成形开展最大冲压载荷的验...     

异种高性能热塑性材料旋转摩擦铆接工艺研究

研究了摩擦铆接设备的不同主轴动力参数对AA2024-T351铆钉/PEI ULTEM-1000母材摩擦铆接工艺镦头形态的影响。铆钉旋转速度、铆钉铆入速度、下压距离和急停速度是铆接镦头主要工艺参数,研究结果表明：铆钉旋转速度越高,摩擦铆接连接区域热输入越多;铆钉铆入速度过小,会出现铆钉逐渐深入钻削的现象,影响热量在铆钉和母材接触区域的积聚,铆钉铆入速度过高,热量还未来得及产生,铆钉材料就被撞弯;下压距离和急停速度可以调控摩擦铆接工艺镦头连接紧固效果。     

用于机器人自动钻铆的自动供钉系统试验研究

为了解决飞机数字化装配中自动钻铆机铆钉输送困难的问题,介绍了一套可以为机器人自动钻铆终端执行器输送铆钉的自动供钉系统。铆钉从供钉装置输送到插钉机构采用气管输送,在输送过程铆钉由于气压、弯曲半径等原因容易卡在输钉管中,为此运用结构分析、受力分析以及运动状态分析的方法,并结合流体力学知识对管中的铆钉进行了分析计算,得出了满足铆钉顺利输送的最小弯曲半径和最小输送气压等必要条件。实验计算结果验证了自动供钉系统铆钉管道气动输送的可行性。     

Effect of variations in the riveting process on the quality of riveted joints

Sheet metal parts are widely used in the assembly of aircraft. The most common method of assembling sheet metal parts is through riveting. Failure of a rivet can have severe consequences in terms of loss of human lives and money. There are many parameters associated with a riveting process that directly affect the quality of rivets including squeeze force, rivet length, rivet diameter, and hole diameter tolerance. Incorrect selection or variations in these parameters could induce excessive residual stresses that result in stress concentration sites and initiate cracks, and also result in improper rivet head deformation leading to loose rivets. This paper presents a study of the effect of the aforementioned riveting parameters on the quality of a formed rivet using finite element simulation. The study was part of a larger project carried out for the local aircraft industry and hence, uses the inch system. The research is conducted on a 1/8″ (0.125″) diameter rivet and a 0.064″ thick aluminum sheet. The results indicate that under normal variations in the riveting process parameters, when using the recommended countersunk depth of 0.042″ for rivet hole, most rivets that are formed will not meet the quality requirements. This is primarily due to the existence of a gap between the formed rivet and the hole. Decreasing the countersunk depth to 0.032″ allows for a higher range of hole and rivet diameter tolerances, as well as an increase in the range of squeeze force that can be applied without violating the quality requirements.     

Multi-filed coupling numerical simulation and experimental investigation in electromagnetic riveting

In this work, electromagnetic riveting (EMR) of aluminum alloy rivet was investigated by numerical simulation and experiments. The numerical simulation was carried out by means of ANSYS and LS-DYNA software. The SPHB (Split Hopkinson Pressure Bar) test was performed for 2A10 aluminum alloy rivets, and Johnson-Cook material model was used to describe it. The sequential electromagnetic-thermal-mechanical coupling model was established to analyze magnetic pressures, adiabatic temperature rise, and deformation process. Experiments and microstructure observation were performed to verify the proposed model. The formation of adiabatic shear band and the effective strain distribution were simulated, and the maximum temperature rise was up to 252 °C. The dynamic recrystallization was observed by optical microscopy observation under a discharging voltage of 2.0 kV. The simulation result of rivet heading accorded with experiments.     

摆碾铆接过程数值模拟分析

应用DEFORM-3D有限元分析软件建立碾压铆接有限元模型,对摆碾铆接工艺过程进行数值模拟。分析了其成形过程的三个阶段、应力应变和行程载荷曲线的变化趋势,结果表明最大应力应变都集中在铆钉头部边缘区,边缘区点最先受到旋压力开始变形,最早发生屈服现象并进入弹塑性变形阶段;铆钉在相同行程下达到相同的成形效果时,碾压铆接需要的载荷要远远低于传统铆接的载荷。最后分析了影响碾压铆接质量的几个核心因素,如铆头速度、铆头倾斜角度等,为有效地进行碾压铆接工艺研究提了供理论依据。     

铝制车身仿真方法研究及试验对标分析

基于某MPV车型进行铝制车身碰撞安全仿真方法的研究,应用内聚力材料模型模拟胶粘连接和应用Constrained_SPR2模型模拟自穿刺铆钉,并与正面碰撞试验结果进行对标,从车身关键零部件变形模式、B柱下部加速度曲线和其他试验数据等方面进行了对比分析。结果表明:正面碰撞仿真结果与试验高度吻合,内聚力材料模型和Constrained_SPR2模型能分别有效模拟胶粘和铆接连接区域实际碰撞情况。     

铝合金自冲铆工艺参数的多元非线性回归模型

建立有效、可靠的自冲铆工艺及力学性能预测模型是其工业应用推广过程中亟待解决的一个重要问题。选取AA5182、AA5052和AL1420三种铝合金薄板材料,基于Box-Behnken Design(BBD)响应面法开展了铝合金自冲铆连接试验研究。以板厚、板材硬度和铆钉硬度为三参数输入条件,以冲头行程、最大冲压力和失效载荷为输出响应值,建立影响因素与响应值之间的回归模型,探究多种输入参数对响应值的影响规律。试验结果表明:依据回归模型得到的工艺和强度理论预测值与试验值之间的误差在8%以内,建立的回归模型具有较高的工程应用可靠性。通过三维响应面和等高线分析表明,板厚和铆钉硬度的交互作用对最大冲压力和失效载荷的影响最大,冲头行程主要受板材硬度和铆钉硬度的交互影响。     

Study of the impact of riveting sequence, rivet pitch, and gap between sheets on the quality of riveted lap joints using finite element method

Sheet metal parts are widely used in the assembly of aircraft. The most common method of joining sheet metal parts is through riveting. There are many parameters associated with a riveting process that affect the quality of rivets and the integrity of the final assembled product. This paper presents a study on the effect of some controllable process parameters in riveting (i.e., the sequence of riveting, distance between rivets (pitch), and gap between sheets) on the quality of riveted lap joints and the formed rivets. The study is performed on a one eight-inch nominal diameter flat head Tinner rivet and 0.064-in.-thick aluminum sheet. Finite element simulation is used as a means of modeling and analysis of the riveting process. Statistical design of experiment is employed to analyze the simulation data. A good combination of riveting process parameters is found which minimizes the residual stress in sheets and rivets, bulging and material growth in sheets, and which reduces the chances of postriveting clearance in a riveted lap joint.