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2017年 第60卷 22期
刊出日期:2017-11-15

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6 本期目录
2017 Vol. 60 (22): 6-10 [摘要] ( 190 ) HTMLNew PDF (2979 KB)  ( 190 )
       专稿
16 壁板铆接变形分析及铆接顺序规划研究*
王仲奇1,张津铭1,常正平1,景泽旺1,王志敏1,罗 群2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.016

壁板是构成飞机气动外形的重要组件,提高其外形装配精度对保证飞机的飞行性能至关重要。传统的研究主要集中在铆钉及孔周围的变形,而对壁板铆接整体变形的研究较少涉及。以壁板自动钻铆为对象,以单钉铆接变形分析为元模型,提出了壁板铆接“局部- 整体”变形快速求解方法。钉孔周围采用体单元,壁板其余部分采用壳单元,利用“体- 壳”连接建模方法,构建了“局部- 整体”映射加载模型,将钉孔周围复杂的应力应变状态传递到壁板整体薄壳模型上,实现了壁板铆接变形的快速计算;以铆接变形最大值最小为目标,采用遗传算法进行铆接顺序优化,实现了对壁板铆接变形的有效控制。

2017 Vol. 60 (22): 16-23 [摘要] ( 329 ) HTMLNew PDF (4500 KB)  ( 404 )
       封面文章
28 大型复合材料构件连接装配二次损伤及抑制策略*
高 航1,曾祥钱1,刘学术2,王一奇1,杨宇星1,丛 茜3
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.028

在分析复合材料构件成型和制孔过程中产生缺陷的基础上,从构件成型质量、连接孔加工质量和连接孔配合质量3 个方面研究了影响装配应力分布的主要因素及其影响规律。研究发现,装配间隙为1.0mm 时,连接区最大应力可达537MPa ;垂直度误差为1°时,连接区最大应力超过300MPa ;连接孔同轴度误差为0.03mm 时,连接区最大应力可达443MPa。装配应力过大引起材料内部成型缺陷和制孔损伤的进一步扩展,形成二次损伤,严重影响装配质量。通过合理设计结构和铺层、优化成型工艺和制孔参数,可以减少初始损伤;采用自动化装配技术、优化工装结构、合理安排装配工序和应用填隙补偿工艺降低装配应力,进而有效抑制二次损伤的诱发与扩展,为实现大型复合材料承力构件的高质量精准连接装配提供理论方法和技术支持。

2017 Vol. 60 (22): 28-35 [摘要] ( 215 ) HTMLNew PDF (1864 KB)  ( 409 )
       论坛
38 复合材料层合板沉头螺栓接头拉伸性能试验与有限元仿真*
李小强,冯 丽,翟雨农,李东升,尹 玉,王 亮
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.038

根据ASTM 标准设计了复合材料沉头螺栓单钉单搭接头拉伸性能试样,并完成试验件的制备和挤压性能试验。试验过程中采用非接触全场应变测量系统(VIC-3D)对载荷- 位移曲线、表面应变场、沉头板上表面面外位移等试验数据进行了采集。基于Abaqus/Standard 和Abaqus/Explicit 模块建立了复材接头单向拉伸的静力隐式和动力显式三维有限元模型,利用模型搭接区域的变形对试验结果进行验证。采用静力隐式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为14.4% 和20.5%;采用动力显式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为13.1% 和11.9%。采用动力显式算法精度较高,而且其在接触建模时稳健性很强,可用于后续多钉连接接头以及整体壁板等大型复杂结构建模。

2017 Vol. 60 (22): 38-44 [摘要] ( 209 ) HTMLNew PDF (3227 KB)  ( 293 )
45 新型金属/复合材料混合连接结构试验研究*
唐华清,刘龙权
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.045

为提高金属与复合材料混合连接结构的力学性能,提出一种金属与复合材料之间的新型连接方法。通过在金属与复合材料搭接区铺设胶膜,同时嵌入若干贯穿被连接件的金属细针,从而使得胶膜与细针共同传递被连接件之间的载荷。为探明和揭示该新型连接方法的优越性,制作了相应的试验件并开展了力学性能测试。通过分析试验过程中的载荷- 位移关系以及试验件破坏模式,发现新型连接方法显著提高了金属与复合材料连接结构的破坏载荷、破坏应变及能量吸收能力。若将该新型连接方法应用于航空航天工程,将提高复合材料连接结构的承载效率,降低结构重量。此外,该连接方法还降低了接头破坏的突发性,从而有利于结构缺陷的检测。

2017 Vol. 60 (22): 45-55 [摘要] ( 248 ) HTMLNew PDF (3104 KB)  ( 423 )
56 基于仿真分析的压铆力预测模型*
汪 乐,田 威,张 霖,曾 超
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.056

铆接是飞机结构机械连接的主要方式,压铆力作为影响铆接质量的重要因素,传统的计算方法通常是建立在体积不变的假设之上,且不考虑钉杆材料被压入钉孔部分的体积,导致模型误差较大。为此,依据仿真分析结果和铆钉材料的流动趋势,引入体积缩减系数来描述钉杆被压入钉孔部分的体积,建立压铆力预测模型,并与已有的试验数据进行对比,结果表明计算值与试验值的一致性较好,该模型可以用来预测铆接过程中压铆力的大小。

2017 Vol. 60 (22): 56-60 [摘要] ( 188 ) HTMLNew PDF (1545 KB)  ( 317 )
61 锥形件结构的半自动化电磁铆接托架
李 可,曹增强,杨宝惠,左杨杰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.061

分析了航天锥形件结构普通铆接方法存在的问题,提出采用电磁铆接技术具有一定的优势。针对手工电磁铆接和自动化电磁铆接的不足,提出了电磁铆接技术在航天锥形件结构装配应用中的工艺方法,设计了半自动化电磁铆接系统托架的结构和工作流程。该系统关键技术包括铆枪和顶铁自动对中、工件精确角度自动调整及铆枪减振系统设计。最后,对半自动化电磁铆接托架可以解决手工铆接出现的问题进行了总结。

2017 Vol. 60 (22): 61-65 [摘要] ( 219 ) HTMLNew PDF (2135 KB)  ( 224 )
66 航空紧固件生产车间流水线平衡量化分析及改善
冯 硕,陈 闯
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.066

为了量化地评价航空紧固件生产流水线的平衡性并对其进行改善,对一种典型的航空紧固件生产流水线进行了分析,结合流水线平衡的概念和航空紧固件生产流水线的特点,通过公式推导建立了一套可以从不同角度量化评价流水线平衡性的指标体系,阐述了其应用的方法和可行性;通过对比几种当前主要的研究流水线平衡的方法,指出航空紧固件生产流水线的平衡更适合采用工业工程的方法进行分析;研究了平衡性改进问题的解决思路,指出瓶颈工序对流水线的平衡性有重要影响,通过缩短瓶颈工序的加工时间可使整条流水线的平衡性得到有效改善,同时也使流水线上各工序的加工效率获得显著提升。最后通过实例计算对以上理论和方法进行了应用和验证。

2017 Vol. 60 (22): 66-71 [摘要] ( 186 ) HTMLNew PDF (1230 KB)  ( 216 )
       新视点
72 涡扇发动机先进装配工艺与装备
孙贵青,王 彤,吕玉红
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.072

针对涡扇发动机装配技术的发展趋势和应用特点,对整机装配、智能拧紧、装配检测3 方面先进工艺进行分析总结。涡扇发动机采用脉动装配线和多自由度装配平台进行整机装配,大幅度提高生产效率;智能拧紧设备能够实现对发动机连接件的定力矩、定转角精确控制及监控,改善关键转子部件连接的均匀性、稳定性和可靠性;转子堆叠优化技术实现对装配位置的预测和同心度优化,电子塞尺可消除不同操作者带来的测量误差。发动机数字化装配将不断引入各种高效先进的自动化智能设备,自动化、智能化、数字化是未来涡扇发动机装配工艺与装备的发展方向。

2017 Vol. 60 (22): 72-77 [摘要] ( 278 ) HTMLNew PDF (6130 KB)  ( 835 )
       学术论文
78 2D-Cf/SiC 复合材料蠕变断裂及损伤机理研究*
张程煜,李丽华,张 晓,董 宁,李 玫,韩 栋
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.078

研究了2D-Cf/SiC 复合材料在空气中,温度分别为700℃和900℃,蠕变应力分别为50MPa、75MPa 和100MPa 条件下的蠕变断裂及损伤机理。运用拉森- 米勒参数法拟合材料的蠕变断裂时间,使用扫描电子显微镜分析其微观组织和断口形貌以进一步揭示其蠕变断裂机理。结果表明:2D-Cf/SiC 复合材料的蠕变断裂寿命与温度和应力密切相关,较高温度或应力会降低材料的蠕变断裂寿命;在蠕变过程中,材料除发生应力损伤外,还会发生氧化损伤;2D-Cf/SiC 复合材料的氧化损伤比应力损伤对蠕变断裂时间有更显著的影响。

2017 Vol. 60 (22): 78-82 [摘要] ( 159 ) HTMLNew PDF (2876 KB)  ( 324 )
83 TC4-DT 钛合金线性摩擦焊接头组织和力学性能分析
刘 颖,张传臣,张田仓
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.083

针对飞机用典型的TC4-DT 钛合金线性摩擦焊接头,开展组织及接头的拉伸、冲击和低周疲劳等力学性能测试。结果表明:TC4-DT 钛合金线性摩擦焊接头经过700℃ + 保温3h 的热处理后,接头的室温和高温抗拉强度达到母材的97% 以上,室温和低温冲击性能略高于母材,室温低周疲劳性能与母材相当,具有良好的综合力学性能。

2017 Vol. 60 (22): 83-86 [摘要] ( 143 ) HTMLNew PDF (4013 KB)  ( 259 )
87 碳纤维复合材料雷击损伤的瞬态红外热成像检测*
李慧娟1,刘雨生2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.087

通过雷电模拟,对复合材料层合板试样进行雷击损伤试验。基于热扩散原理,针对不同的雷击试验件,采用波形为长脉冲形式的瞬态热激励方式对雷击损伤进行红外热成像检测, 并对不同时刻的检测结果进行分析、比较,对缺陷轮廓进行界定,对结果进行定量测量。检测结果表明,无论是否对碳纤维复合材料表面进行防护,瞬态红外热成像方法均能够有效检测出雷击后的内部分层损伤,可对损伤的严重程度进行有效区分,能够对缺陷尺寸、面积进行准确测量。

2017 Vol. 60 (22): 87-90 [摘要] ( 171 ) HTMLNew PDF (2177 KB)  ( 326 )
91 基于ELM 的航空制孔机器人定位精度补偿方法
薛 雷1,李汝鹏1,周庆慧1,汤海洋1,方 伟1,陈冬冬2,袁培江2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.091

针对航空制孔机器人绝对定位精度补偿中存在的建模复杂及运算量大的问题,提出了一种基于极限学习机的绝对定位精度补偿方法。该方法通过将机器人视为一个黑箱系统,忽略机器人的几何因素和非几何因素的影响,通过高精度的激光跟踪仪测量获得机器人的末端运动误差,采用极限学习机建立机器人误差预测模型。由机器人误差预测模型获得机器人在期望位置的位置偏差,通过修正机器人位置坐标来实现机器人的绝对定位精度补偿。最后该方法在航空制孔机器人上进行了试验,试验结果显示机器人的绝对位置误差的平均值和最大值分别降低了75.69% 和78.16%。

2017 Vol. 60 (22): 91-95 [摘要] ( 197 ) HTMLNew PDF (1932 KB)  ( 470 )
96 超薄零件车削加工变形研究*
曹 月,房丰洲
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.096

超薄零件车削加工后存在较大的变形,严重制约了该类关键器件的广泛应用。为实现超薄零件加工变形的预测与分析,基于力学分析,建立了加工仿真系统并进行超薄零件精加工过程模拟研究。实际加工验证了所建立模型的准确性,同时基于该系统对超薄零件加工后变形进行分析,其结果对改进加工工艺和减小工件变形具有指导意义。

2017 Vol. 60 (22): 96-100 [摘要] ( 184 ) HTMLNew PDF (1669 KB)  ( 332 )
101 PCBN刀具切削高温合金切削力试验分析*
吴明阳,田兆晖,于永新,郝鹏飞,程耀楠
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.101

近些年来,航空制造业的巨大进步推动了高温合金,特别是镍基高温合金的高速发展。高温合金材料的难加工问题是目前制造业的难点,其在切削过程中存在切削力大、切削温度高等现象,直接影响到工件加工表面质量和刀具使用寿命等,因此对切削力进行测量和分析是研究高温合金切削加工的有效途径。探究PCBN 刀具切削高温合金切削力变化规律,首先阐述高温合金的材料特性及加工特点;其次设计并进行单因素和正交试验,探讨负倒棱对切削力的作用和影响规律,建立切削高温合金切削力预测模型;最后实现预测模型的优化,并与试验数据对比验证,为高温合金工艺参数优化起到参考和借鉴作用。

2017 Vol. 60 (22): 101-105 [摘要] ( 266 ) HTMLNew PDF (1376 KB)  ( 261 )
106 航空橡胶密封件力学与密封性能检测技术*
杨 恒,柯玉超,王 申,董弋锋,黄圣濠,姚学锋
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.22.106

介绍了航空橡胶密封件的力学、泄漏、损伤、接触变形等特性的无损检测技术及应用情况。其中,橡胶密封件泄漏压差测量方法,用于获得不同压差下的气体泄漏率;橡胶密封件接触应力超声检测技术,实现了橡胶密封接触应力的准确测量;橡胶密封件损伤与泄漏的红外热成像测试技术,可以得到泄漏点的定位与泄漏量的精确测量;橡胶密封件接触变形数字图像相关技术,获得了织物接触界面变形场与应力场的演化规律等。同时, 对航空橡胶密封件的非接触测量技术进行了展望。

2017 Vol. 60 (22): 106-109 [摘要] ( 312 ) HTMLNew PDF (1654 KB)  ( 440 )
  编辑部公告
22 《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录(2023版)》
22 《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
22 《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
22 《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告(2023)来源期刊
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
22 “编读往来”栏目邀您建言献策
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  版权信息  
主管:中国航空工业集团有限公司
主办:中国航空制造技术研究院
地址:北京市朝阳区朝阳路一号院
邮编:100024
电话:010-85703109/3877-291
在线投稿:http://www.amte.net.cn
国际标准刊号:ISSN1671-833X
国内统一刊号:CN11-4387/V
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