介绍国家自然科学基金委员会与中国航天科技集团有限公司联合设立的航天先进制造技术研究联合基金(简称航天先进制造联合基金)运行三年来的申请、评审及资助情况。重点列举了2015年度第一批获批项目取得的重要进展,并对今后联合资助工作进行了展望。
角接触球轴承的动态性能对轴承-转子系统的性能至为关键。考虑轴承各元件的相互作用建立了角接触球轴承-转子系统的动力学分析模型,模型中钢球与滚道间的摩擦力采用弹流润滑理论计算,钢球与保持架间的作用等效为高刚度弹簧,引导套圈与保持架间摩擦力采用短轴轴承理论计算,基于四阶Runge-Kutta实现了动力学模型的快速求解。研究了润滑油的密度和...
多孔聚合物轴承保持架具有质轻、噪声小、耐腐蚀性强、自润滑性能好、可以循环供油等优点,是一种能满足特殊工况的新型润滑材料。作为空间高速轴承的核心部件,多孔聚合物轴承保持架的理化性质及润滑特性在很大程度上决定了航天器的运行精度和服役寿命。介绍了棉布-酚醛、尼龙、聚酰亚胺和聚醚醚酮四种常见的空间用多孔聚合物轴承保持架材料及其...
针对深层月壤采样过程钻具参数对钻具受力及月壤采样量的影响问题,开展了离散元仿真分析。建立考虑扭转、弯曲力矩及等效引力作用的新型三维离散元月壤模型,通过三轴仿真试验进行细观参数标定,得到内聚力0.90 k Pa、内摩擦角42.25°的满足真实月壤宏观力学指标的仿真模型。选取钻头立齿形状、头体形状,钻杆导程、牙宽,回转转速等重点钻具参数进行...
塑性失稳诱发起皱是制约薄壁曲面构件整体成形的瓶颈问题,通过考虑悬空区反胀效果的曲面薄壳流体压力成形力学分析,推导抑制起皱和破裂的非线性流体压力加载曲线,建立临界起皱应力模型为塑性失稳提供理论判据;在此基础上,针对大型贮箱整体箱底构件流体压力成形起皱预测和控制难题,理论计算大型箱底流体压力成形加载路径,分析流体压力加载路径对...
针对导弹结构件混线生产过程中具有的型号多、工艺复杂、生产能耗大、交货期紧的特性,以能量消耗和完工时间为目标,建立了基于设备-能耗曲线的柔性作业车间混线生产系统的数学调度模型。提出了一种双元混合的改进遗传算法对该调度模型进行求解,具体包括:引入粒子群算法的信息共享机制,对遗传算法的交叉算子进行改进,提高算法的寻优能力;用Hill函...
针对航天结构件生产调度过程中工序加工时间随操作人员能力级别而变化,关重件和关键工序特定设备和人员要求约束等问题,构建综合考虑关键设备和人员双资源约束的柔性车间作业调度数学模型,解决航天结构件生产设备资源维、人员资源维、工序信息维的描述。为实现双资源约束下的柔性调度,提出嵌套式蚁群-遗传混合算法,针对结构件加工工序设备和人员...
针对传统微带天线频带窄,增益低等不足,通过在天线的辐射贴片和接地板上分别刻蚀花型和十字交叉缝隙图案,设计并制作了一种基于超材料的宽频带定向性微带天线。刻有图案的金属贴片和接地板间形成电容感应等效回路并改变了天线电磁场的辐射方向。天线电磁场的辐射方向主要集中在水平–x方向而不是传统微带天线的垂直方向。相比传统微带天线,该设...
针对构件热加工过程变形控制的世界性难题,创建了差异壁厚/差异结构构件加热或冷却过程零畸变的等Biot数模型,首次以Biot数替代综合换热系数h,并将Biot数引入温度场方程,由此建立了随Biot数变化的动态温度场和应力场耦合模型。利用ABAQUS软件对ZL205A铝合金差异壁厚构件淬火过程的温度场和应力场进行了预报。模拟结果表明,ZL205A铝合金构件淬火...
航天大型铝合金构件“一体化制造”随着商业航天迅速发展而得到日益广泛的应用,制造流程中铸造形成的微孔洞、偏析及晶粒尺寸等微观组织特征,对工艺及服役过程中材料力学行为的影响至关重要,是理解与预测构件复杂变形规律的基础。针对铝铜合金铸造-热处理的制造流程,定量表征了铸造微孔洞、成分、析出物等典型微观组织特征的分布规律,进一步建立...
大型薄壁异型曲面整体构件是航天航空等重要领域迫切需要的高性能轻量化构件。旋压和淬火是实现该类构件整体化制造和性能控制的一种有效途径。然而,大型薄壁异型曲面旋压是多因素耦合作用下的多道次局部加载/卸载复杂过程,成形过程中易出现局部损伤破裂、起皱、隆起、不贴模等缺陷,且旋压后的淬火过程还易造成大的残余应力和淬火变形,并决定着...
采用电耦合化学气相渗(Electric-coupling chemical vapor infiltration,E-CVI)工艺制备了C/C复合材料,系统研究了增强体类型、铺层方向对C/C复合材料力学性能、断裂行为和热物理性能的影响。结果表明,以碳毡作为增强体的C/C复合材料具有最差的力学性能;无纬布C/C和斜纹布C/C随着铺层秩序从0°/0°、0°/90°变化到0°/45°,其拉伸强度、弯曲强度和模...
采用（Ti/Ni/Cu）f多层箔状钎料进行C/C复合材料与TiAl合金的钎焊,实现了良好的界面结合,保证了接头的高温力学性能。研究结果表明:钎焊过程中,首先在Ti/Ni界面处接触反应形成低熔共晶液相,Cu元素的溶解促进了钎料的完全熔化和扩散,接头组织一般为C/C/TiC/Al2（Cu,Ni）Ti3C/Ti（Cu,Ni）+Al（Cu,Ni）2Ti/Al（Cu,Ni）Ti+Ti3Al/TiAl,Ti（Cu,Ni）基...
将第一性原理计算方法应用于空间大功率微波器件的低的二次电子发射系数材料的选材研究上。依据材料最大二次电子发射系数与功函数的关系,发现具有较低功函数的材料可能同时具有较低的最大二次电子发射系数值。以此为基础,对石墨烯结构覆盖的Ni(111)和Pd(111)表面形成的两种复合结构的功函数进行了计算,结果表明复合材料的功函数数值要明显的低...
针对航天有效载荷微波部件频发的微放电现象,采用微陷阱表面构型来抑制微波材料表面的二次电子发射,从而达到微放电抑制效果。通过硅基材料的表面刻蚀和金属Ag的表面溅射获得规整的金属表面微陷阱结构,将表面处理过的金属样品在二次电子发射平台的电子枪20~4 000 e V照射下,采用电流法获得金属微陷阱表面的二次电子产额曲线及抑制特性。此外,通...
Kevlar纤维具有高强高模、耐高温、耐辐射等优越性能,由Kevlar纤维制成的张力索越来越多地应用到航天航空领域。针对Kevlar纤维张力索蠕变问题,利用电子蠕变机测试了不同温度、不同载荷条件下的热膨胀系数和蠕变规律。通过试验发现,Kevlar纤维张力索的热膨胀系数随着温度升高、力密度的增大而增大;确定了一种Kevlar纤维张力索合适的预拉伸方法;...
针对惯性陀螺仪表起动困难、零件磨损等问题,现阶段各国广泛采用固体润滑结合边界润滑的方式对动压马达关键零件表面进行处理。为保证边界润滑的成膜质量,需要进一步对其微观成膜机理、纳米尺度仿真及检测表征手段等方面进行深入研究。首先介绍了边界润滑相关理论的研究进展,具体包括边界润滑成膜机理、理论模型、基底表面状态及成膜工艺等方面...
高精度陀螺仪是一种重要的惯性导航器件,广泛用于航空、航天及船舶等,对装配工艺的要求极高,尤其是随着精度要求的不断提高,组件结构的稳定性成为目前研究的焦点。而装配应力是影响组件结构稳定性的主要因素,为此,从高精度陀螺仪的结构特点和误差形成机理研究出发,建立了陀螺仪理论误差模型,分析仪表组件结构的稳定性对陀螺仪精度的影响情况。在...
主要研究具有分形特性的齿侧间隙对齿轮-轴承系统动态特性的影响。首先建立该系统的动力学模型,考虑转轴、轴承等重要部件对齿轮系统动态特性的影响。模型中计及滑动轴承非线性油膜力、综合传递误差及齿轮时变啮合刚度等非线性因素。在对系统的动力学分析中引入分形理论,讨论齿侧间隙表现出的分形行为,并使用W-M函数对其进行描述。通过Runge-Kut...
以行星轮系柔性内齿圈为研究对象,为计入拉伸、剪切和弯曲变形等因素,使数学模型更好与工程实际相匹配,根据其结构及边界特点采用平面梁单元建立弹性边界柔性直齿内齿圈的振动分析模型,并对其固有特性进行了研究。基于叠加原理和力向一点平移定理,采用组合激振法等效模拟了沿啮合线作用的啮合激励,并从频域角度揭示了啮合激励对弹性边界柔性内齿...
针对轴承振动信号的非线性、非平稳性,提出一种基于多尺度本征模态排列熵和模拟退火优化支持向量机(Simulated annealing-support vector machine,SA-SVM)的列车轴承故障诊断方法。该方法首先对获取的轴承振动信息进行小波降噪处理,接着通过集合经验模态分解(Ensemble empirical mode decompose,EEMD)将去噪信号分解成若干个平稳的本征模态函数(...
接触角是轴承设计的一个重要参数,它直接影响轴承的变形、受力和寿命等特性。随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求,对传统负游隙对称型(α01=α02=45°)双排四点接触球转盘轴承进行改进,提出非对称型接触角设计(α01=35°60°,α02=90°-α01),并建立非对称双排四点接触轴承的力学模型,分析非对称接触角对轴承载荷分布、轴承刚度和承载能力的影响。结...
为了自动且有效地剔除虚假模态、避免人为参与模态模型定阶及模态拾取,进而实现模态参数的自动准确识别,提出了一种新型的随机子空间法运行模态参数自动识别方法。该方法首先构造2个不同维度的汉克尔矩阵对应的随机子空间法运行模态识别模型并求解其极点,在此基础上针对2个模型的同阶极点进行匹配进而获得超清的稳态图,再对该稳态图进行谱系聚类...
常规驱动进给系统(Conventional drive feed system,CDFS)的低速运行动态性能对机床的跟踪及定位精度、零件表面加工质量等有着非常重要的影响。非线性摩擦使CDFS在低速运行时出现爬行现象,从而严重影响其低速性能。为了克服CDFS的精度极限,提出一种新型的双轴差速式微量驱动进给系统(Dual-axis differential micro-feed system,DDMS)。在DDMS中...
参数化设计和结构优化设计是复杂结构快速轻量化设计系统的核心,也是促进起重机轻量化设计技术在企业推广应用的关键。但是,现有起重机快速设计系统大多以实现参数化设计为主,难以实现结构的自动优化设计。而已公开的优化方法实现过程复杂,且大多采用连续变量优化,结果难以直接运用于实际生产。进行系列化起重机的参数化建模,建立多位置、多状态...
性能约束满足是复杂产品设计的关键因素。传统概念设计求解的研究着重于功构映射及其推理实现,忽略了性能在求解过程中的演化规律,导致性能在设计过程中存在上下文孤立以及无法溯源等问题。为了解决这一问题,提出了基于性能演化的概念设计求解过程模型与实现方法。通过分析概念设计过程中的性能特性,构建集成期望性能、行为性能和结构性能的规范...
为解决复杂压铸件浇道系统生成繁琐、关联性差,以及在建模过程中设计信息易产生随机变异和理解偏差等问题,提出一种以语义为主导的3D建模方法,定制“三层参数和二级语义映射”机制,实现几何信息与设计意图契合统一;另外,借鉴压铸模知识原理,将浇道复杂零部件做结构、功能上的区别统一,抽象为多语义类,各类按设计优先级高低细分为多语义单元,进而...
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