• 2023年第53卷第3期文章目次
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    • >综述
    • 车铣复合切削加工技术及其应用研究进展

      2023, 53(3):1-17. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.001

      摘要 (360) HTML (513) PDF 5.64 M (1747) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了车铣复合切削过程中的运动学原理、刀具磨损、切屑形貌、切削力和表面完整性方面的最新研究进展;阐述了车铣复合在航空零部件和轴类零件加工中的应用;展望了车铣复合切削加工的研究方向。

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    • 磨削加工中声发射监测技术研究进展

      2023, 53(3):18-27. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.002

      摘要 (415) HTML (355) PDF 1.10 M (1480) 评论 (0) 收藏

      摘要:从磨削加工声发射监测原理、特征提取与选择、监测模型和监测系统开发4个方面系统地阐述了磨削加工声发射监测技术的研究现状。首先针对磨削中声发射信号源及特性进行综述,重点阐述不同磨削状态下声发射监测的原理;随后对比了磨削加工声发射监测中常见的特征提取与选择方法和监测模型,比较各方法的优缺点,概括了现有监测系统的开发情况;最后对以上几方面研究的发展趋势进行了展望。

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    • >计算材料学
    • AO-LSSVM在铣削铝合金表面粗糙度预测研究与应用

      2023, 53(3):28-35. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.003

      摘要 (408) HTML (414) PDF 1.60 M (1323) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高铣削7475铝合金表面粗糙度()的预测准确性和便捷性,本文基于天鹰优化器算法(AO)对最小二乘向量机(LSSVM)进行优化,以4个铣削参数作为输入值,作为输出值构建铣削铝合金预测模型,通过与粒子群(PSO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)和LSSVM 两种算法进行对比,采用灰色关联对铣削参数与表面粗糙度之间的相关性进行分析并通过GUI界面搭建预测系统。结果表明:基于AO-LSSVM的预测模型的预测误差为4.287 6%,拟合优度达到0.938 64,优于其他算法;每齿进给量与的相关性最大,灰色关联度值为0.764;通过GUI预测应用系统能实现高效、便捷、准确地预测值。

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    • 基于材料时变参量的挖补修理胶层内剪应力研究

      2023, 53(3):36-43. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.004

      摘要 (356) HTML (271) PDF 2.76 M (1529) 评论 (0) 收藏

      摘要:以AS4/3501-6材料的挖补修理为研究背景,基于材料热、力学参数的时变特性,分别为补片和胶层建立了热-力-化学多物理场耦合的有限元模型,研究了不同挖补角度和胶层厚度对胶层残余剪应力的影响,探索了不同挖补修理设计方案下的修理过程中胶层残余剪应力分布。结果表明:挖补角度、胶层厚度的增大均会加剧胶层残余剪应力集中;减小挖补角度,可有效降低胶层残余剪应力及沿胶层径向平均剪应力梯度;3°挖补角度下胶层径向中点残余剪应力比15°下降低17%,径向平均剪应力梯度降低92%;减小胶层厚度,胶层残余剪应力减小但平均剪应力梯度增大,0.3 mm胶层厚度下胶层径向中点残余剪应力比1.5 mm下降低15%,径向平均剪应力梯度升高30%。经验证三维有限元模型及计算方法正确,为改进修理工艺、提高修复质量提供了依据。

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    • 拉伸载荷下正交三向机织复合材料接头失效多尺度渐进损伤分析

      2023, 53(3):44-48. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.005

      摘要 (487) HTML (415) PDF 2.90 M (1344) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机械打孔三维机织复合材料耳片接头的单轴拉伸破坏性能,采用多尺度分析方法研究孔边纱线破坏过程。结果表明,正交三向(ORT)机织复合材料接头孔边的连续的经纱出现大量的纵向损伤;纬纱单元出现大量横向损伤,损伤沿着孔边45°方向逐渐扩展,纬纱发生剪切失效,最终接头的损伤形式为剪切破坏。数值模拟和试验结果的误差为1.14%,验证了多尺度有限元仿真方法的正确性。孔边细观区域的纱线损伤从孔边扩展到边接头边缘。孔边纱线的分布位置不同,纱线的破坏形式虽不一样,但是不影响破坏的扩展趋势。

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    • >新材料新工艺
    • 干式铣削Al-50wt%Si高硅铝合金刀具磨损与表面粗糙度评价

      2023, 53(3):49-55. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.006

      摘要 (267) HTML (339) PDF 5.79 M (1395) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以Al-50wt%Si高硅铝合金为研究对象,采用单因素试验方法进行无涂层硬质合金刀具干式铣削试验,分析切削参数对刀具磨损和表面粗糙度的影响。结果表明:表面粗糙度受每齿进给量的影响最显著,随每齿进给量的增加而增加,当每齿进给量从0.07 mm/z增加到0.16 mm/z时,表面粗糙度增加2倍;刀具磨损受切削速度的影响最显著,随切削速度的增加而增加,当切削速度从140 m/min增加到260 m/min时,切削总长度降低3倍,而刀具后刀面磨损量仅是260 m/min速度下的0.8倍;表面粗糙度随刀具磨损的增加呈现先增加后降低的变化趋势,切削长度从350 mm增加到1 750 mm,刀具磨损量平均增加4.5倍,而表面粗糙度却下降2倍;硬质合金刀具主要的磨损形式为磨粒磨损、崩刃。

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    • 刀具织构轮廓对碳纤维增强复合材料面下损伤影响的切削仿真研究

      2023, 53(3):56-60. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.007

      摘要 (489) HTML (412) PDF 1.51 M (1716) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减小碳纤维增强复合材料(CFRP)加工时的面下损伤深度,创建了基于二维Hashin准则的宏观连续动态切削CFRP有限元模型,分析了切削力和面下损伤深度与纤维方向角之间的变化趋势,通过引入织构刀具来降低切削力及面下损伤深度,比较了沟槽形织构刀具、圆形织构刀具、三角形织构刀具切削CFRP的切削力和面下损伤。结果表明,不同织构刀具的切削力和面下损伤深度随纤维方向角变化趋势一致,均在0°时最小,90°达到最大值;织构刀具相对传统无织构刀具切削CFRP时均降低了切削力和面下损伤深度,其中圆形织构刀具降低程度最大;仿真模型经实验验证准确有效。

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    • 短切碳纤维增强环氧树脂形状记忆复合材料的制备与性能研究

      2023, 53(3):61-68. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.008

      摘要 (407) HTML (371) PDF 1.51 M (1414) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现形状驱动能耗与复合材料力学性能的最佳配合,本文在热致环氧形状记忆聚合物基体中提高增韧剂新戊二醇二缩水醚(NGDE)含量来降低其玻璃化转变温度,同时添加短切碳纤维(SCF)来抵消由增韧剂引起的刚度降低负面效果。通过实验研究了不同NGDE、SCF含量对复合材料形状记忆转变温度、形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明,增加NGDE含量可将环氧聚合物基体的形状记忆转变温度从90 ℃降至43 ℃,其储能模量和弯曲模量也随之降低。在11wt%NGDE上添加SCF后,复合材料的玻璃态储能模量、橡胶态储能模量、弯曲模量最高可提高至原始试样的1.9倍、7倍和2.4倍。

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    • 碳纤维复合材料基体改性/铜网组合雷击防护性能的研究

      2023, 53(3):69-75. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.009

      摘要 (226) HTML (231) PDF 3.78 M (1441) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统碳纤维复合材料(CFRP)树脂基体导电性差易遭受雷击损伤,本文使用石墨烯-镀镍碳纤维粉作为导电填料,对树脂基体进行电导率改性,并在表面铺设铜网,进行模拟雷电流冲击试验,检验基体改性/铜网组合雷击防护效果。试验结果表明,树脂基体改性后CFRP层压板在0°、90°纤维方向及厚度方向电导率分别为1.1571×104、1.0871×104、204.2 S/m,分别提高1.54倍、1.16倍、433.47倍。200 kA模拟雷电流A波冲击下,无防护试件雷击附着后明火燃烧,次生效应持续,而单一铜网防护和组合防护则能抑制次生效应;无防护表面最大损伤直径14.62 cm,此能量下铜网被击穿,单一铜网防护表面最大损伤直径19.05 cm,而组合防护表面最大损伤直径8.93 cm,下降53.12%;相比无防护试件,单一铜网和组合防护内部损伤面积分别下降66.2%和96.7%。单一铜网击穿后,树脂烧蚀后产生汽化反冲,增大损伤铜网脱落面积;组合防护铜网击穿后,改性树脂迅速导走电流,减小铜网脱落和内部烧蚀面积。

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    • 铺层区域划分对大展弦比机翼静气动弹性影响

      2023, 53(3):76-82. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.010

      摘要 (663) HTML (346) PDF 1.89 M (1431) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究铺层区域变量对大展弦比机翼静气动弹性的影响,本文在考虑几何非线性影响下,依据有限元分析,研究了外翼段铺层区域的划分以及90°铺层角度的个数对大展弦比机翼静气动弹性特性的影响。结果表明,0°、±45°、90°混合铺层的铺设效果优于只有0°、±45°铺层的区域;机翼变形情况随着外翼段铺层区域的增大而减小,且减小斜率逐步增大;外翼段铺层区域固定时,增加90°铺层角度个数会有效减小机翼变形,且机翼变形情况与增加的个数基本呈现负相关关系,其个数在铺层设计中可能存在一个最佳取值或最优占比。

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    • 超高强韧稀土镁合金直筒段锻造成形工艺

      2023, 53(3):83-87. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.011

      摘要 (161) HTML (205) PDF 1.54 M (1345) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于航天型号对超高强韧稀土镁合金构件产品的迫切需求,本文以航天器中的直筒段产品为研究对象,采用近等温锻造挤压成形工艺技术,开展VW84M高强韧稀土镁合金材料的锻造工艺性能研究,分析了直筒段的工艺结构特点,制定了直筒段的锻造成形工艺,通过三维建模、数值模拟技术和成形工艺试验,研究了直筒段的成形过程,分析了坯料的金属流动、温度变化特点,并通过成形工艺试验试制出锻件产品。结果表明,VW84M稀土镁合金在440 ℃的锻造温度时,在合适的挤压速度下具备良好的塑性成形性能,该材料具备实际工程应用能力;数值模拟得到的挤压载荷为64.72 MN,实际挤压载荷为60 MN,相差7.8 %,数值模拟结果与工程试验有较高的结合度;工艺试验得到的直筒锻产品,切、轴向力学性能指标优于预期,抗拉强度不小于340 MPa、屈服强度不小于210 MPa、延伸率不小于6 %的指标值。直筒段产品金属流线分布较为均匀,切向力学性能优于轴向。

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    • M50钢表面磁控溅射Ti-GLC薄膜高温摩擦学性能

      2023, 53(3):88-94. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.012

      摘要 (336) HTML (290) PDF 2.75 M (1661) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究高温环境下轴承钢基体上Ti掺杂类石墨碳基薄膜的实际应用,采用非平衡磁控溅射技术在M50钢表面制备Ti-GLC膜,分别在不同温度、不同线速度下与Al2O3陶瓷球进行摩擦磨损试验,研究其高温摩擦学性能及磨损机理。结果表明,随着温度的升高,Ti-GLC膜中的sp2键含量逐渐增大,石墨化程度加重,硬度和弹性模量逐渐降低,膜基结合力也有所降低。在室温~200℃,所制备的Ti-GLC薄膜保持优异的低摩擦与耐磨损性能,为Ti-GLC薄膜的最佳服役温度区域。在200 mm/s下,随着温度的升高,磨损形式由轻微的黏着磨损和磨粒磨损逐渐转变为严重的磨粒磨损和氧化磨损。

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    • 有机硅凝胶离心脱泡工艺研究

      2023, 53(3):95-98. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.013

      摘要 (326) HTML (127) PDF 3.54 M (1518) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传感器类产品使用有机硅凝胶灌封时易产生气泡的问题,同时提高箭上传感器灌封效率和灌封质量,本文采用离心脱泡工艺对有机硅凝胶进行脱泡研究,采用双因素优选试验的设计方法来确定最佳离心脱泡参数范围及最优的离心脱泡工艺参数,并进行脱泡及固化效果检查。实验表明,当采用离心脱泡参数为740 r/min 、12 min时,脱泡效果最佳。固化后胶液切片内的气泡最小直径约24 μm,最大直径约54 μm,且无桥接情况,测其绝缘均大于200 MΩ,无导通或短路情况符合NASA标准及且两个相邻气泡之间不能形成导通短路的要求。通过批量生产与试验验证,采用离心脱泡的工艺方法效果理想、稳定、有效可行,易于批量生产,满足箭上传感器类产品的使用要求。

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    • >工程实践
    • 叠层材料低频振动制孔工艺参数优化实验研究

      2023, 53(3):99-103. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.03.014

      摘要 (363) HTML (385) PDF 1.84 M (1308) 评论 (0) 收藏

      摘要:CFRP/Ti叠层结构在一体化制孔的过程中易出现复合材料分层、撕裂、灼伤和孔出口毛刺等制孔缺陷。本文基于低频振动辅助钻削技术,进行工艺实验,经过二次优化后得到最优加工参数。实验结果表明,在转速400 r/min、进给量12 mm/min、振幅75 μm与转速500 r/min、进给量21 mm/min、振幅75 μm两组加工参数下的制孔质量较好,使用较高转速和较大进给量能够提高加工效率。

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