检索结果-内蒙古大学图书馆

汽车工程 2018年第8期40卷 918-925页

作者：胡红舟钟志华湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

为兼顾汽车结构轻量化和碰撞安全性的要求,本文中提出了一种铝合金波纹板加强结构设计方案用来加强盒形汽车防撞梁。通过建模与仿真研究了波纹板的不同结构特征和参数对防撞梁加强作用的影响,并进行了集中载荷和均布载荷条件下的试验验... 详细信息

为兼顾汽车结构轻量化和碰撞安全性的要求,本文中提出了一种铝合金波纹板加强结构设计方案用来加强盒形汽车防撞梁。通过建模与仿真研究了波纹板的不同结构特征和参数对防撞梁加强作用的影响,并进行了集中载荷和均布载荷条件下的试验验证。仿真和试验的结果均表明,铝合金波纹板加强结构是汽车防撞梁轻量化设计的有效方法,具有重大的工程应用价值。

关键词：汽车防撞梁轻量化结构铝合金波纹板仿真分析试验研究

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飞行器陶瓷基复合材料轻量化结构设计研究进展

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航空材料学报 2024年第4期44卷 1-15页

作者：马宇张大海吴军荆瑞徐培飞费庆国东南大学机械工程学院南京 211189 东南大学高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室南京 211189

高马赫数飞行带来的极端服役环境对新一代高速飞行器的材料、结构设计提出了更加严苛的要求,本文从"选、用、评"三方面对陶瓷基复合材料在飞行器结构设计中的应用进行综述,进而提出未来发展方向,为飞行器陶瓷基复合材料结构... 详细信息

高马赫数飞行带来的极端服役环境对新一代高速飞行器的材料、结构设计提出了更加严苛的要求,本文从"选、用、评"三方面对陶瓷基复合材料在飞行器结构设计中的应用进行综述,进而提出未来发展方向,为飞行器陶瓷基复合材料结构设计提供参考.全面综述了陶瓷基复合材料在不同应用场景下的选取准则及相应制备方法,系统介绍了陶瓷基复合材料在飞行器结构中的典型应用,分析了近服役工况下材料的评价准则及地面实验方法.为满足未来飞行器需求,提出需要结合计算机辅助优化技术和创新制备方法,提高陶瓷基复合材料的耐温和抗疲劳性能;发展高可靠、长寿命的连接技术和一体成型设计方案,充分发挥材料优势;开发多物理场耦合作用下的原位表征技术,以获得陶瓷基复合材料在实际使用中的性能演化行为,为飞行器轻量化结构设计提供可靠依据.

关键词：飞行器陶瓷基复合材料热防护结构轻量化结构

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面向航空航天轻量化结构的机器人化增材制造技术研究进展

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航空制造技术 2024年第19期67卷 71-91页

作者：赵冬华张国权阮凯程熊异南方科技大学深圳518055 香港理工大学中国香港999077

近年来,机器人化增材制造技术凭借其高效率、大幅面和可移动等显著优势,在航空航天轻量化结构制造领域展现出巨大潜能。本文系统回顾了航空航天轻量化结构领域内的研究进展,从制造与修复需求出发,探讨了轻量化技术的研究背景及其重要性... 详细信息

近年来,机器人化增材制造技术凭借其高效率、大幅面和可移动等显著优势,在航空航天轻量化结构制造领域展现出巨大潜能。本文系统回顾了航空航天轻量化结构领域内的研究进展,从制造与修复需求出发,探讨了轻量化技术的研究背景及其重要性。面向增材制造技术,详细介绍了轻质结构、材料及功能一体化的设计与制造。深入分析了机器人化增材制造的关键技术,包括技术特性、典型工艺原理、机器人机构、装备和工艺规划,并讨论了轻量化结构机器人化增材制造所面临的关键挑战。最后,基于当前技术发展现状,展望了未来的研究方向,包括多工艺复合制造、智能化监测和控制、数字孪生技术,以及人机协同增材制造的应用潜力。本文从机器人化增材制造角度为航空航天轻量化结构的研究开发提供一份全面、前沿的科学综述,为推动该领域下阶段的发展提供参考。

关键词：轻量化结构机器人增材制造航空航天材料-结构-功能一体化

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Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金轻量化结构高温成形技术及装备

Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金轻量化结构高温成形技术及装备

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作者：李保永哈尔滨工业大学

学位级别：博士

超声速及高超声速飞行对结构件的承载效率、耐热能力、结构功能一体化程度提出了更高要求。以Ti2Al Nb为代表的钛铝系金属间化合物是当前最有可能替代高温合金的新型耐热轻质高性能材料之一,工程化应用需求十分强烈。多层中空夹层多应... 详细信息

超声速及高超声速飞行对结构件的承载效率、耐热能力、结构功能一体化程度提出了更高要求。以Ti2Al Nb为代表的钛铝系金属间化合物是当前最有可能替代高温合金的新型耐热轻质高性能材料之一,工程化应用需求十分强烈。多层中空夹层多应用成形/连接组合工艺实现制造,是同时实现结构减重和结构功能一体化的重要技术途经。本课题来源于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高马赫数飞行器复杂构件超高温成形装备及关键技术”项目（编号2014ZX04001-141）,研发了三热态工位热成形机和最高使用温度1200℃超塑性成形机,对可在650℃以上温度下使用的Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金板材的高温变形能力及典型连接性能进行研究,并在此基础上成形了Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金典型多层结构设计方法与制备可行性验证。研发了三热态工位热成形机和最高使用温度1200℃超塑性成形机。三热态工位热成形机优选耐热钢ZG40Cr25Ni20Si2制造加热平台,有2个可移动下平台,可实现在“预热-成形-缓冷”3个热态工位间按需转运,满足最高使用温度1000℃指标;超高温超塑成形机应用新型硅线石陶瓷制造加热平台,采用“电阻丝+电极板+电缆线”供电加热方式,形成自主可控“气-液复合”随动加载控制系统,国际首个实现空气气氛下最高使用温度1200℃指标。采用炉内热处理和脉冲电流热处理研究Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金组织性能演变,发现脉冲电流降低了相变温度,加速了B2相转变,在很短时间内,降低形核热动力学势垒,增加原子扩散。在较低温度和较高应变速率下电流可以加速动态再结晶。电流可诱导织构演化,消除原有轧制织构,形成不同取向的微观结构。当电流热处理条件为1050℃/1min时,Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金板材超塑拉伸性能最佳,延伸率达到224.6%,这是因为处理后试样组织内部含有大量的亚晶组织,在高温变形中初始的B2和α2相转变为O相,同时发生动态再结晶,呈现出细晶超塑性。随着电流热处理时间延长,断口处孔洞数量变少,断口孔洞体积分数和尺寸随着电流热处理时间的增加而略有变化,为准解理/韧窝混合断裂模式。设计了8种蒙皮结构,在同等的重量、边界约束、压力下,开展了承载能力分析,几字型加强筋结构承载能力最高。两相邻加强筋距离、宽度相同时,加强筋越高,承载能力越强。分析了双层蒙皮超塑成形过程,根部圆角过渡处最先贴模,其次十字交叉筋凸起处贴模,再次T字加强筋凸起处贴模,最后加强筋凸起圆角贴模;随着应变速率减小加强筋壁厚最小数值有所增大。采用Zr O2陶瓷模具进行了双层蒙皮超塑成形,在成温度为950℃～980℃、最大压力3MPa下成形后陶瓷模具表面明显优于金属模具。通过对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金三层波形加强结构超塑成形过程有限元分析,研究了各因素对成形质量的影响及主次关系,厚度比越大沟槽深度越小即成形质量越好,夹角越小沟槽深度越小即成形质量越好,连接区越宽沟槽深度越小即成形质量越好;当成形后角当蒙皮芯板厚度比一定且达到满足精度要求的值时,不同芯板厚度条件下沟槽高度在一定范围内随着芯板厚度减小而逐渐增大但均能达到精度要求;可采取在连接区处添加板材的方法解决成形过程出现沟槽问题;成形过程采取相对缓慢的加压方式,芯板及蒙皮减薄率减小;采用选定加载曲线进行成形的三层结构件,总成形时间延长,最大压力增加,保压时间增长,最终成形件表面光滑,无沟槽等缺陷出现,成形效果良好。优选的激光焊接穿透工艺参数满足了超塑成形的需要,成形后焊接接头无明显变化,证明采用激光焊接可部分的取代扩散连接,并缩短工件热循环周期,提高连接质量的可检验性。建立了四层轻量化结构三种典型结构设计形式,并采用有限元的方法进行三种四层结构整体成形的可行性及过程缺陷形成与控制分析,并进行了典型四层结构试制。X形芯层四层加强结构成形过程会发生板材的减薄,但与传统密集栅格加强四层结构相比,板材减薄率较小,且扩散连接过程和超塑成形过程可分开单独进行;立式芯层支撑加强四层结构,在设计芯板尺寸时可以使得立筋部位只发生弯曲变形,解决了成形过程的减薄问题;X形芯层四层加强结构成形完成后,与芯层的扩散连接区域的数值明显的低于超塑成形区域的数值,表明此处出现了沟槽或出现沟槽的趋势较大。面板与芯层扩散连接区域的宽度越小,出现沟槽的风险越大。为了防止面板与芯层扩散连接区域出现沟槽,应适当加宽扩散连接区域的宽度;立式芯层四层结构成形时芯层与面板扩散连接区域的一端要发生弯曲变形。由于弯曲变形时中性层外侧的金属受拉应力,而此处的芯层已经与面板扩散连接成一体,所以在拉应力的作用下使芯层凹陷,最终形成沟槽。

关键词： Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金轻量化结构高温成形装备

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面向3D打印的轻量化结构研究

面向3D打印的轻量化结构研究

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作者：袁磊内蒙古工业大学

学位级别：硕士

相对于传统的切削去除材料技术,3D打印具有研发周期短和可定制化等优势,并且能制造传统技术无法加工的复杂几何结构。然而受限于3D打印材料成本、打印时间过长等问题,3D打印发展进入了瓶颈期。现今大多数3D打印研究主要集中在技术应用上... 详细信息

相对于传统的切削去除材料技术,3D打印具有研发周期短和可定制化等优势,并且能制造传统技术无法加工的复杂几何结构。然而受限于3D打印材料成本、打印时间过长等问题,3D打印发展进入了瓶颈期。现今大多数3D打印研究主要集中在技术应用上,而对3D打印的源泉“3D模型”却相对涉及较少。模型的轻量化能节约耗材,缩短打印时间,还可以实现实心模型所不具备的物理特性。因此提出了一种面向3D打印的轻量化结构设计方法,通过对模型的轻量化这一途径来解决当前问题。以轻量化的晶格模型作为研究对象,新型3D打印格式文件为支撑,围绕模型的结构优化进行了如下研究:在阐述3D打印轻量化结构国内外研究现状的基础上,依据现有建模方法,通过对晶格结构的排列方式与偏置方式对比分析,确立了适合优化的晶格模型建模理论方法,并完善了晶格单元库。通过对新型3D打印模型的数据结构进行剖析,利用组件与可扩展的特性,将晶格元素进行内核扩展,赋予模型新的数据特征,并提出了一种基于晶格的二次几何扩展方法。依据弹性力学理论,通过有限元的分析方法确立不同晶格结构的力学特性。基于多目标结构优化方法,以晶格杆径、壳体内表面节点为设计变量,以晶格杆径、壳体厚度和模型体积为约束条件,最小化应力为目标函数,建立晶格优化数学模型,提出了一种基于晶格模型的结构优化方法,该优化结果能更好地体现模型的受力传递路径,改善了晶格模型的力学性能。论文研究成果可为工程实践中3D打印模型的轻量化研究提供必要的理论基础和技术支撑,并且在提高3D打印效率以及控制3D打印成本方面具有重要现实意义。

关键词： 3D打印轻量化结构晶格结构优化

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基于LDNIs的3D打印轻量化结构设计

基于LDNIs的3D打印轻量化结构设计

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作者：吴众垚浙江大学

学位级别：硕士

目前,3D打印技术处于高速发展的阶段,但在这其中也不断面临着新的机遇与挑战。为了能够尽可能的减少3D打印的时间成本及材料成本,本文在STL文件的基础上,提出了一种LDNI(Layer Depth-Normal Images)模型数据结构。对LDNIs的模型切片算... 详细信息

目前,3D打印技术处于高速发展的阶段,但在这其中也不断面临着新的机遇与挑战。为了能够尽可能的减少3D打印的时间成本及材料成本,本文在STL文件的基础上,提出了一种LDNI(Layer Depth-Normal Images)模型数据结构。对LDNIs的模型切片算法、布尔运算等进行研究,并对相关参数进行了优化分析,最后进行相关的实验研究,在轻量化的基础上做到对其强度条件的最优化,并将轻量化模型进行了优缺点分析。第一章,阐述了论文的研究背景及研究意义。并从几个要点对研究现状及发展趋势进行分析,例如,模型轻量化的介绍及孔状轻量化模型在结构、物理条件等方面的优劣势。最后提出了本文的研究内容和框架。第二章,研究了基于LDNIs的模型基础算法。主要从基于LDNIs的模型切片算法及基于LDNIs的布尔运算进行分析。首先对LDNIs的数据结构进行一个简单的分析,然后提出其他的一些算法,例如基于轮廓重建的模型切片算法和基于拓扑网的模型切片算法,在此基础上,将其与基于LDNIs的算法进行优劣势分析。最后,对基于LDNIs的布尔运算进行研究。第三章,研究基于LDNIs的3D打印轻量化模型方案。首先介绍了现有的一些模型轻量化方案,然后引出基于LDNs的两种规则排列的轻量化结构建模,并对轻量化模型进行优化分析,运用ANSYS软件进行轻量化结构参数优化,以此确定在满足轻量化条件的基础上,做到强度的最大值。第四章.,研究了模型轻量化结构单元的填充算法。主要从轻量化的结构填充、有效球切片以及有效球的确定三个方面进行研究。针对第二章所说的两种规则排列的轻量化模型进行说明,并且就有效球的边界选取问题进行详细的解说,与以往传统的边界选取方法进行对比,突出本文基于LDNIs的轻量化建模的优势,从传统的三维布尔运算降至一维,由此可体现其较高的运算效率。第五章,对轻量化模型的强度及算法效率进行实验研究。首先通过实验测试平台对两种不同排列方式的模型进行强度计算,然后通过软件测试平台进行相关算法效率的研究及轻量化程度的计算。第六章,总结本文的研究工作和研究成果,对未来的工作进行讨论。

关键词： LDNIs 3D打印轻量化结构多孔结构

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主反射镜轻量化结构及其力学性能分析

主反射镜轻量化结构及其力学性能分析

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作者：后建敏中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

学位级别：硕士

随着科技的发展，对望远镜探测距离的要求不断提高，从而导致光学口径不断加大，为减少主镜口径增大带来的重量增加、温度变形和自重变形增加等问题，人们提出了各种解决办法，如研制新材料、改进支撑方式等，而采用主镜轻量化结构设计... 详细信息

随着科技的发展，对望远镜探测距离的要求不断提高，从而导致光学口径不断加大，为减少主镜口径增大带来的重量增加、温度变形和自重变形增加等问题，人们提出了各种解决办法，如研制新材料、改进支撑方式等，而采用主镜轻量化结构设计技术是不可缺少、最有效的方法之一。本文利用三维建模软件UG建模，并用有限元分析软件Patran对主镜镜面变形进行分析。\n 依据已有的工程实际经验，按照主反射镜的一般设计流程进行设计，选择热膨胀系数近似为零的微晶玻璃作为主镜材料，对主镜背部支撑位置进行优化，分析了前支撑及光轴指向对镜面面形的影响，并对实体镜进行了动力学及热分析。结果表明，镜面变形远远小于设计要求，但是镜子质量较大，这样对支撑的要求就很高，并且装载、运载也不方便，因此希望在保证主镜光学性能不变的前提下，使主镜重量减轻，即进行主镜的轻量化设计。\n 在实体镜的基础上，设计轻量化结构。分析了镜面厚度、筋厚、轻量化孔的形状和大小等对主镜镜面变形的影响，结果表明，镜面厚度越厚，筋厚越厚，轻量化孔越小，镜面面形的PV/RMS越小，轻量化率越小；而当其他结构参数一定时，六边形轻量化结构的镜面变形较三角形以及四边形轻量化结构要小。根据优化结果并结合实际的加工工艺、生产水平等条件，最终得到主反射镜的最优模型，对其进行有限元分析，并与实体镜结构相比较，轻量化后主镜自然频率虽然有所降低，但它的动态刚度仍然满足要求，其一阶自然频率大于整个光电经纬仪的一阶频率，且轻量化率达到49.30％。

关键词：有限元法光电经纬仪主反射镜轻量化结构力学性能

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新能源汽车车身轻量化结构参数自适应优化建模研究

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广州航海学院学报 2023年第2期31卷 47-52页

作者：史召峰安徽工业经济职业技术学院机械与汽车工程学院安徽合肥230051

新能源汽车车身轻量化结构参数较多且复杂,导致参数优化效果下降,因此本文研究新能源汽车车身轻量化结构参数自适应优化建模方法.根据新能源汽车轻量化模态性能指标与车身材料弹性参数,以有限单元法对车身结构进行离散处理,通过插补函... 详细信息

新能源汽车车身轻量化结构参数较多且复杂,导致参数优化效果下降,因此本文研究新能源汽车车身轻量化结构参数自适应优化建模方法.根据新能源汽车轻量化模态性能指标与车身材料弹性参数,以有限单元法对车身结构进行离散处理,通过插补函数建立离散点矩阵,在多项式插值下推导优化边界,构建车身轻量化结构参数优化模型.实验测试结果表明,本文模型能够模拟车身轻量化结构,实现新能源汽车车身轻量化结构参数优化,扭转了弯曲载荷和扭转载荷,参数优化效果好.

关键词：新能源汽车轻量化结构自适应优化模型模态性能指标弹性参数优化边界

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四旋翼无人机轻量化结构改进设计

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中国新技术新产品 2018年第10期 18-19页

作者：钟建卫钟小华卢明辉李志佳董惠鹏广东白云学院广东广州510450

本文以垂直起降载运空投四旋翼无人机机身结构为研究对象,对四旋翼无人机机身结构优化改进。采用碳纤维复合材料,芳纶纤维材料和巴尔沙木材,保证强度有足够冗余的同时对四旋翼无人机机身进行轻量化改进设计。四旋翼无人机轴距是466mm,... 详细信息

本文以垂直起降载运空投四旋翼无人机机身结构为研究对象,对四旋翼无人机机身结构优化改进。采用碳纤维复合材料,芳纶纤维材料和巴尔沙木材,保证强度有足够冗余的同时对四旋翼无人机机身进行轻量化改进设计。四旋翼无人机轴距是466mm,机架仅重50g,搭配使用10寸的APC螺旋桨,有效载荷可达3kg,可准确高效地在火山、地震和洪水灾区等危险环境中执行勘察、拍摄和运载物品等任务。

关键词：四旋翼无人机轻量化结构复合材料

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大口径碳化硅反射镜轻量化结构与镜坯成型

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光学与光电技术 2014年第6期12卷 65-69页

作者：赵汝成包建勋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

大口径光学反射镜的材料选择与研制一直是空间光学系统的主要核心技术,采用凝胶注模成型(Gel-Casting)技术一次性完成1.45m碳化硅反射镜镜坯成型,再经1 700℃反应烧结得到一块完整的碳化硅镜坯。介绍了大口径轻质碳化硅反射镜镜坯的... 详细信息

大口径光学反射镜的材料选择与研制一直是空间光学系统的主要核心技术,采用凝胶注模成型(Gel-Casting)技术一次性完成1.45m碳化硅反射镜镜坯成型,再经1 700℃反应烧结得到一块完整的碳化硅镜坯。介绍了大口径轻质碳化硅反射镜镜坯的基本结构,系统阐述了SiC反射镜镜坯的制备工艺。结合金相显微镜、XRD物相分析及力学性能测试对SiC镜坯的组织结构进行分析,测试数据表明:1.45m碳化硅反射镜镜坯的密度≥3.0g/cm3,抗弯强度≥330 MPa,弹性模量≥340GPa,轻量化率>74%。碳化硅反射镜镜坯的力学性能均能满足空间光学系统设计的要求。

关键词：碳化硅反射镜轻量化结构反应烧结凝胶注浆成型制备工艺

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