航空航天工業(yè)是對(duì)零部件質(zhì)量和可靠性要求最高的行業(yè)之一。利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)高科技零部件的潛力巨大。這種新工藝提供了創(chuàng)造新型設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),這些設(shè)計(jì)以功能為導(dǎo)向,具有優(yōu)化和面向目的的幾何形狀。
面臨挑戰(zhàn)
MSC Apex Generative Design的以功能為導(dǎo)向的組件優(yōu)化誕生于帕德博恩大學(xué)直接制造研究中心與工業(yè)合作伙伴的一個(gè)研究項(xiàng)目。為重新設(shè)計(jì)優(yōu)化項(xiàng)目確定并選擇了一個(gè)航空航天支架
三坐標(biāo)五方向星型測(cè)針采集四孔數(shù)據(jù),突破行星定位結(jié)構(gòu)幾何精度測(cè)量局限
在遠(yuǎn)洋巨輪的鋼鐵軀殼內(nèi),深水慣性導(dǎo)航系統(tǒng)如同船舶的神經(jīng)中樞。其核心部件——裝載高精度光纖陀螺儀與石英撓性加速度計(jì)的精密腔體,通過(guò)實(shí)時(shí)解算角運(yùn)動(dòng)與線運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)學(xué)解算獲得載體的航姿、速度和位置等導(dǎo)航信息,為萬(wàn)噸巨輪提供厘米級(jí)定位與0.01°航姿精度。當(dāng)船舶穿越無(wú)GPS信號(hào)的深海,正是這組不足方寸的器件
馬來(lái)西亞復(fù)合材料技術(shù)研究有限公司(CTRM)是全球復(fù)合材料航空結(jié)構(gòu)供應(yīng)鏈的一部分,為世界上主要的商用飛機(jī)制造商提供服務(wù)。該公司在航空航天和復(fù)合材料工業(yè)中發(fā)揮著戰(zhàn)略作用,并將其業(yè)務(wù)多元化到復(fù)合材料飛機(jī)內(nèi)飾、飛機(jī)座椅和運(yùn)輸領(lǐng)域。
2024
工業(yè)挑戰(zhàn)
作為生產(chǎn)過(guò)程的一部分,CTRM需要對(duì)制造的每個(gè)部件進(jìn)行徹底的物理測(cè)試,以確保它們符合嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
摘 要:以顯微鏡支架為研究對(duì)象,利用NX12.0軟件Nastran模塊對(duì)顯微鏡支架部件進(jìn)行前置處理、理想化幾何體、三維四面體網(wǎng)格劃分等,生成對(duì)應(yīng)的模型。采用有限元分析法研究在靜力情況下支架部件的受力情況,找到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化點(diǎn)。通過(guò)NX Nastran仿真對(duì)顯微鏡支架結(jié)構(gòu)建模進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)顯微鏡支架部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核,判斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。依據(jù)仿真結(jié)果對(duì)顯微鏡支架的優(yōu)化表明,優(yōu)化后最大綜合應(yīng)力減小
iSteelStructure使用通用有限元分析工具做了大量的設(shè)計(jì)分析和研究工作。一些主要的案例列出來(lái),與諸位共賞。
1 鋼板桁架(直接用分析軟件做設(shè)計(jì),上下弦為鋼板、腹桿為鋼管)
2 架空地板(分析振動(dòng)舒適度及彈塑性承載力)
3 靜安區(qū)某人行天橋(拆除施工全過(guò)程模擬)
一、基礎(chǔ)與機(jī)座
基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)。其型式根據(jù)機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及大小而定。基礎(chǔ)主要承受著汽輪機(jī)、凝汽器、工作機(jī)(及冷卻器)等的重量,此外還承受著由于機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量不平衡所引起的離心力。機(jī)座(臺(tái)板)是用來(lái)支承機(jī)組并使其牢固地固定在基礎(chǔ)上的部件。小型機(jī)組采用整塊式臺(tái)板,是用鑄鐵澆鑄的空心結(jié)構(gòu)。臺(tái)板與基礎(chǔ)之間置有墊鐵,汽缸找平后,擰緊地腳螺栓,然后在空心臺(tái)板內(nèi)灌入混凝土,使臺(tái)板牢固地固定在基礎(chǔ)上
變形會(huì)導(dǎo)致升力和阻力等空氣動(dòng)力發(fā)生變化,并影響發(fā)動(dòng)機(jī)和其他飛機(jī)部件的結(jié)構(gòu)完整性。
因此,流固耦合的模擬對(duì)于分析不同流動(dòng)條件對(duì)飛機(jī)性能的影響非常重要。對(duì)相互作用的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)使工程師能夠做出優(yōu)化決策,以減少顫振、噪聲和變形等影響,并確保空氣動(dòng)力學(xué)操作的安全性和效率。這可以借助有效的模擬技術(shù)有效地完成。
與傳統(tǒng)的基于網(wǎng)格的仿真方法相比,使用浸入邊界法進(jìn)行的仿真具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。
碳纖維熱固性復(fù)合材料材料的應(yīng)用越來(lái)越多,從次級(jí)結(jié)構(gòu)、控制面開(kāi)始,到后來(lái)的機(jī)翼和主機(jī)身結(jié)構(gòu),這已經(jīng)證明幾乎所有的結(jié)構(gòu)型飛機(jī)部件都可以用這些材料制造,并且可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效益。
現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)是由薄層預(yù)浸漬纖維堆疊成層壓板構(gòu)成。薄層中的纖維通常是單向(UD)碳纖維或預(yù)浸有聚合物樹(shù)脂的機(jī)織織物。機(jī)織物和UD帶都用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的制造業(yè)。由于自動(dòng)化的機(jī)會(huì)和成本,通常選擇UD預(yù)浸料。
東西方冷戰(zhàn)時(shí)期,西方國(guó)家軍用飛機(jī)的設(shè)計(jì)使用年限通常是20年到30年,為了維持對(duì)蘇聯(lián)的軍事優(yōu)勢(shì),這些軍用飛機(jī)在到達(dá)使用年限后都會(huì)予以退役。但自1991年蘇聯(lián)瓦解后,雙方的軍事對(duì)峙一夜之間驟然消失,維持軍事優(yōu)勢(shì)已無(wú)必要性,加上本世紀(jì)初的全球性經(jīng)濟(jì)不景氣
作者 王向明(中國(guó)工程院院士、航空工業(yè)首席專家) 單位 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所 摘要 本文針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的超重、開(kāi)裂弊端,基于設(shè)計(jì)制造一體化,提出了大型整體化、梯度復(fù)合化、構(gòu)型拓?fù)浠⒔Y(jié)構(gòu)功能一體化等新概念結(jié)構(gòu),具有高減重、長(zhǎng)壽命、多功能、低成本、快速響應(yīng)研制等顯著優(yōu)勢(shì),在型號(hào)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用,為飛機(jī)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新開(kāi)辟了新的技術(shù)途徑。 關(guān)鍵詞 新概念結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)與制造一體化;增材制造