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纵扭复合超声振动辅助铣削（LTUVAM）是在刀具轴向与扭转方向上施加高频微幅振动的一种辅助铣削技术，具有降低切削力与切削热、提高工件表面质量、提高表面残余压应力、减少刀具磨损等诸多优点。本文围绕难加工材料的铣削加工进行了系统综述。在设备制造方面，阐述了纵扭复合超声振动系统的结构设计方法与工作原理；在工艺开发方面，从LTUVAM的切削刃运动轨迹及切削特性入手，分析各类材料的切削加工性能，并总结了LTUVAM的优势及应用。最后，本文对LTUVAM的未来发展趋势进行展望。

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高马赫数飞行带来的气动热一直是制约飞行器向更大速域和空域发展的最大因素，特别是针对飞行器发动机尾喷管和机体之间、飞行器尾翼控制舵等有较大动态间隙部位，对其进行动态热密封的技术难度也远高于一般的机身表面防热；因此，动态热密封技术成为各国在新型高超声速空天飞行器发展中需要突破的重要瓶颈。本文以X-38等飞行器为例，对国外动态热密封技术进行了简要介绍，并对其主要技术类型和关键性能测试方法进行综述，最后对动态热密封技术的发展进行了总结和展望。

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针对因成型误差引起的复合材料构件装配干涉问题，本文基于激光测量设备获取装配件点云数据，提出一种基于实测数据的复合材料构件装配干涉与间隙的降维求解方法，将三维装配的干涉与间隙计算转化为二维边界距离计算。以某型飞机雷达罩装配为例，通过实验验证了本文所提出的方法与算法的可行性，相较于原有装配工艺，装配精度与装配效率得到了提升。

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为了揭示2.5D C/SiC陶瓷基复合材料在铣削加工过程中的去除机理及表面损伤特性，开展了其传统铣削和超声振动辅助铣削实验，建立了两类铣削工况下的三维数值模型。结果表明，相对于传统铣削，超声振动辅助铣削在其高频的交变载荷下，降低材料的微切削厚度，减小材料的变形挠度从而使径向和切向的切削力分别都降低了68％、72％；可有效改善2.5D C/SiC复合材料加工表面损伤，如倾斜断裂面、粗糙断裂面；其加工表面残余压应力明显大于传统铣削；经过实验验证，所建立的数值模型可以有效地模拟材料去除过程和0°、90°纤维的断裂形貌；为2.5D C/SiC复合材料的高效低损伤加工提供了理论依据和指导。

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对T700/TDE-86碳纤维复合材料开展人工加速湿热老化试验，通过对比分析复合材料老化前后剖面形貌和物理化学特性，探讨了复合材料的吸湿扩散行为，研究了复合材料力学性能演变规律；并构建剩余强度计算模型，结合环境系数预测了湿热环境下复合材料的老化寿命。结果表明：复合材料吸湿率随老化时间延长而逐渐增大直至趋于平缓，符合Fick扩散定律；相对于未进行湿热老化的复合材料，经60℃、95%RH湿热环境老化后的复合材料各力学性能均有所下降，其中剪切强度最为严重，老化64 d后其强度下降率高达25%；基于剩余强度与环境系数预估的T700/TDE-86碳纤维复合材料寿命期限约为30年，为树脂基复合材料未来服役可靠性奠定了基础。

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采用室温拉伸力学性能测试、X射线织构检测、EBSD分析等方法，对比研究了10 mm与2 mm厚度2A55超高强铝锂合金板材的平面各向异性，阐释热处理制度与晶粒组织对板材各向异性的影响。结果表明，热处理后板材屈服强度最高的取向为轧向（0°）与横向（90°）；Taylor因子能较好地预测固溶态与T6态时效板材屈服强度的各向异性，织构是平面各向异性的重要原因；厚板更高含量的织构与长条状的晶粒形貌导致其各向异性强于薄板；时效热处理使10 mm厚度板材各向异性减弱，使2 mm厚度薄板各向异性增强；T3态、T8态板材的各向异性分别强于T4态、T6态，时效前的预变形增强了板材的平面各向异性。

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利用熔体超声处理、Sr/Ce复合变质及热处理相结合的方法提高铝合金的强韧性，通过金相组织分析及力学性能测试研究了固溶处理对A356合金组织和性能的影响。研究结果表明，熔体处理有利于改善α-Al枝晶和共晶硅相，铸态合金的抗拉强度和伸长率分别达到215 MPa和9.5%；T6热处理后，共晶硅的形态由纤维状转变成独立分布的颗粒状，而除了伸长率之外，合金的力学性能都显著提高；随着固溶时间的延长，共晶硅的等效直径呈现先减小后增大的趋势，而长径比逐渐减小，合金的拉伸性能和硬度均呈现先增大后减小的趋势；当固溶时间为4 h时，合金的综合力学性能达到最佳，其抗拉强度、屈服强度、伸长率和显微硬度分别达到300、240 MPa、8.0%和110HV。

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采用选区激光熔化（SLM）对AlMgScZr合金进行了打印成形，分析了不同激光功率对打印试样致密度、表面形貌、微观组织及力学性能的影响规律。结果表明，激光功率在80~240 W内，AlMgScZr合金的致密度先升后降，当激光功率为200 W时致密度达到最大值，为99.6%；AlMgScZr合金的抗拉强度与致密度密切相关，在近似全致密的状态下，合金的力学性能达到最优，抗拉强度和延伸率分别为492 MPa和18.4%；由于Sc、Zr元素的加入，合金内部形成与基体共格的Al₃（Sc， Zr）相，可作为有效的形核质点促进晶粒细化，其强化机制主要为细晶强化和析出强化。

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为满足未来深空探测对航天器太阳翼基板更高的耐温性需求，提出一种新型的太阳翼基板成型工艺方法：聚酰亚胺薄膜与碳网格面板共固化成型。重点研究了聚酰亚胺薄膜与网格面板的剥离性能、网格面板的拉伸性能、蜂窝夹层结构的弯曲性能、共固化基板的耐温性能，并与J-133胶粘贴聚酰亚胺薄膜的传统工艺进行对比。结果表明，共固化工艺的聚酰亚胺薄膜剥离强度约为传统工艺的2倍，且在140℃下的各项力学性能保持率均大于87%，具有很好的耐温性；共固化基板在经历-100~140℃热真空试验后，外观质量及各项性能均合格，满足太阳翼基板耐140℃及以下空间环境的使用需求。

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针对铝面板泡沫夹芯结构材料脱粘缺陷的检测问题，开展了超声脉冲多次反射法检测技术研究。分析了超声脉冲多次反射法的检测原理，制作了人工模拟缺陷试样，进行了自动检测C扫描成像，通过灰度点数量统计方法分析和优化了缺陷识别的结果。研究结果表明，超声脉冲多次反射法能有效检出铝面板泡沫夹芯结构材料中的脱粘缺陷，为材料研制和质量评估提供依据。

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水套在超声喷水穿透检测中具有重要作用，为设计出具有良好耦合效果的水套，减少水流紊流对声波耦合的影响，本文通过构建探头套几何模型、物理建模、数值求解的有限元仿真方法对探头水套进行流体动力学仿真。结果表明，在无整流装置下，从入水口射入的水流撞击探头套内壁，产生严重紊流，进入出水管后，紊流状态仍然保持，水流流线方向杂乱。增加整流装置后，探头套内紊流得到很好的抑制，使得进入出水管的水流流线方向趋向一致，这种现象随着整流片增多而效果越加明显。本文为后续模拟水流经过出水口后的水柱状态，特别是随着初始水流速度加大后的水柱状态，以及利用有限元多物理场模拟功能，在加入声场后，模拟紊流状况下声场的变化打下了基础。

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在旋转超声波加工过程中负载的变化会引起振幅衰减，进而造成加工精度和加工效率降低。本文针对非接触供电旋转超声加工系统在加工过程中振幅衰减的问题，首先，通过静态加载实验，获得了负载对超声振子电学参数的影响规律；其后，在此基础上进行了超声振子的非接触能量传输系统的加载实验，得到负载对能量传输特性的影响规律。实验结果表明，超声振子的电学参数受负载力大小、负载力方向和被加工材料特性的共同影响而发生改变，超声振子电参数改变引起了非接触供电超声系统输出功率的改变，进而导致了振幅衰减的问题；本文采用了串联谐振下主边串联电容、副边并联电容的电路补偿方式来减小振幅的衰减。本文的研究成果为解决振幅衰减问题提供了实验依据。

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以某型起重船结构为研究对象，采用焊接后热作为焊接残余应力消除措施，研究结构的残余应力情况及消除措施的有效性。首先采用焊态和经过焊接后热的两组试板进行焊接残余应力检测并对比，结果表明焊态的试板焊接纵向残余应力最高达552.5 MPa，接近材料的屈服强度；经后热的试板纵向残余应力最大为385.3MPa，与焊态相比降低了167.2 MPa，下降约30%；同时获取了残余应力分布情况。进一步对起重船导向基座结构的焊缝进行后热并进行应力检测，其纵向焊接残余应力最大值为310.8 MPa，远低于母材屈服强度。本文研究表明：起重船高强钢大厚板在焊态时焊接残余应力较大，需采取措施消除残余应力；采用焊接后热可以大幅降低高强钢大厚板的焊接残余应力水平，焊接后热具有较好的经济性和操作便捷性，在起重船建造过程中建议考虑对大厚板焊缝进行后热以消除焊接残余应力消除。