制造应变和随后的残余应力是薄壁结构行为的关键因素,因为它们会引起屈曲、翘曲和失效。本文通过研究使用定向能量沉积的薄壁结构的增材制造,提出了对这些特征进行实验和数值分析的综合方法。使用红外和光学摄像机在整个部件和整个过程中识别制造过程中的温度和平面位移场的现场测量值。与大多数现有方法不同,本文的创新之处在于无需停止制造即可确定位移场,这大大简化了对过程的监控。此外,还开发了该过程的数值建模来研究残余应力的形成。所提出方法的创新之处在于通过将热问题和机械问题解耦,实现了相当短的计算时间,这对于参数研究来说很有趣。结果是相关的,因为计算出的温度和位移场与现场测量值非常吻合。补充屈曲分析还表明,该模型能够预测何时由于过度偏离计划挠度而必须停止制造。因此,所提出的模型可用作选择给定部件的合适工艺参数的工具。
制造菌株和随后的残余应力是薄壁结构行为的关键要素,因为它们会引起屈曲,翘曲和失败。这项工作通过使用定向能量沉积的薄壁结构进行了对这些特征的合并实验和数值分析。通过使用红外和光学摄像头,在整个部分以及整个过程中都确定了在制造过程中温度和计划位移场中的原位测量值。这项工作的一种新颖性是在不停止制造的情况下确定位移场,与大多数现有方法不同,这大大简化了该过程的监视。此外,已经开发了该过程的数值建模来研究残余应力的形成。所提出的方法的一种新颖性是通过解耦热和机械问题来达到相当短的计算时间,这对于参数研究很有趣。结果是相关的,因为计算的温度和位移场与原位测量非常吻合。互补的屈曲分析还显示了该模型由于过度过度偏转而预测必须停止制造的能力。因此,所提出的模型可以用作为给定零件选择合适的过程参数的工具。
摘要:薄壁结构因其在航空航天工程中用作轻型部件而备受关注。通过增材制造 (AM) 制造这些部件通常会产生不希望的翘曲,这是因为制造过程中会产生热应力,并且部件的结构刚度会降低。本研究的目的是分析激光粉末床熔合 (LPBF) 制造的几个薄壁部件的变形。进行实验以研究由 LPBF 制造的薄壁结构在几个开放和封闭形状中对不同设计参数(例如壁厚和部件高度)的翘曲敏感性。使用 3D 扫描仪测量平面外位移方面的残余变形。此外,首先校准内部有限元软件,然后使用它来增强原始设计,以尽量减少 LPBF 打印过程引起的翘曲。结果表明,开放的几何形状比封闭的几何形状更容易翘曲,并且垂直加强筋可以通过增加刚度来减轻部件翘曲。
• 基本设计概念:极限载荷、极限载荷、安全系数、安全裕度 • 飞机载荷:惯性载荷、载荷系数;设计练习 • 金属:产品形式、物理和机械性能、失效模式、设计允许值;热机械加工 • 纤维增强层压复合材料:产品形式、物理和机械性能;失效模式;设计允许值;加工 • 材料选择:铝、钛、钢、复合材料和新兴结构材料; • 静态强度设计:高载荷拉伸结构;组合载荷;设计练习 • 机械接头:螺栓和铆钉;粘合和焊接接头;凸耳和配件;设计练习 • 薄壁结构:紧凑梁的弯曲和扭转回顾 • 薄壁结构:薄壁梁剪切流分析简介 • 半张力现场梁;设计练习; • 有限元方法简介 • 屈曲和刚度要求设计:薄壁和组合结构的屈曲 • 部件设计:机翼和尾翼、机身、起落架、附件 • 损伤容限设计:结构裂纹扩展;断裂力学简介;临界裂纹长度;分析练习;大面积疲劳损伤;检查安排 • 耐久性设计:疲劳;分析练习;腐蚀 • 认证:分析和验证要求、部件和飞机测试要求
薄壁结构 – 机翼;机身;尾翼;薄壁近似。金属材料 – 材料化学;成型;轻质合金;超级合金。复合材料 – 混合规则;层压板理论;制造;功能复合材料。航空航天结构部件分析 – 弯曲;剪切;扭转;组合载荷;应力;扭转角;挠度;疲劳;断裂。无损检测 – 超声波检测;压电换能器;导波检测;相控阵扫描;结构健康监测。有限元分析 – 一维元素;二维元素;三维元素;高阶元素;静态分析;动态分析。
创新技术竞争性训练的本质是学生的创造主动性、自主学习的需要、提高理论训练水平以及发展独立活动。因此,在确定主要任务时,重要的是鼓励年轻人求知、积极主动,在各种实践活动中体现知识的重要性,并特别注意发展独立学习的能力。社会上任何领域的发展,高度的方向都与该领域专家的智力潜力密切相关。专家在高等教育中达到获得科学和实践潜力的初始阶段。高等教育机构的声誉取决于培养人员的素质,即结合现代知识、独立思考和高尚的精神和道德品质的能力。根据乌兹别克斯坦共和国总统于2019年10月8日颁布的“关于批准2030年前乌兹别克斯坦共和国高等教育体系发展概念”PD-5847号令,培养高素质人才的过程教育体系的主要任务是发展社会领域和经济[1]。因此,遗传弹性理论的方法和问题引起了研究人员的广泛关注。有大量的出版物致力于解决计算粘弹性薄壁结构特性的问题[2-7]。尽管有大量研究致力于粘弹性薄壁结构,但迄今为止尚未研究飞机粘弹性机翼的弯曲扭转颤振。这种情况表明了这项研究的相关性。这项研究的目的是开发机翼在气流中的弯曲扭转振动的数学模型并确定设计的颤振。 * 通讯作者:Iscmmstiai2022@gmail.com
由于其特定的强度和海洋功能,薄壁结构越来越多地使用自动动机,以减少易受伤害的道路使用者(VRU),运输和航空航天工业的致命和严重伤害[1-5]。先前的分析[2,6,7],实验[8-10]和计算研究[3,11,12]的结果使恶魔散布在能量吸收和崩溃的结果取决于许多结构和材料参数,包括金属类型,织物/基质类型,制造技术,结构几何,结构性的几何形状,维度和载荷条件[13-15]。由于其出色的机械特性,铝已经被许多作者研究了前几年[16,17]。今天,尽管复合材料和聚合物材料可用于能量吸收应用,但铝仍用于制造能量吸收。基于其延展性特征,轴向载荷下的铝管通过产生琴弦和DIA MOND变形模式通过多种塑性变形机制分散动能[18]。此外,在最近的Deca des中,管道几何形状的影响(即圆形,三角形,正方形和矩形)在薄壁吸收的响应上已得到广泛研究。
摘要在最近的研究中,压电执行器被认为是修复薄壁结构中裂缝的实用材料,例如由于其机电效应而与压电贴剂粘附的板,它们具有粘合性。在这项研究中,我们通过ANSYS商业代码使用了有限元方法来确定在平面应力模型下与压电执行器键合的破裂板的裂纹尖端的应力强度因子(SIF)。通过运行各种模拟,我们能够检查影响该组件的不同方面的影响,例如板,执行器和粘合键的大小和特征。为了优化性能,我们利用机器学习算法来检查这些特征如何影响维修过程。这项研究代表了首次使用机器学习来检查损坏的结构中的键合PZT致动器,我们发现它对当前问题产生了重大影响。因此,我们能够确定这些参数中的哪一个最有帮助,并应调整哪些参数以提高执行器的质量并降低大量时间和成本。©2023,Gruppo Italiano Frattura。保留所有权利。
定向能量沉积 (DED) 是一种很有前途的增材制造修复技术;然而,DED 易在薄壁部分产生表面波纹(驼峰),这会增加残余应力和裂纹敏感性,并降低疲劳性能。目前,由于缺乏具有高时空分辨率的操作监测方法,DED 中的裂纹形成机制尚不十分清楚。在这里,我们使用在线相干成像 (ICI) 来光学监测表面拓扑并原位检测开裂,结合同步加速器 X 射线成像来观察表面下裂纹的愈合和扩展。ICI 首次实现离轴对准(相对于激光器 24 ◦),从而能够集成到 DED 机器中,而无需更改激光传输光学系统。我们使用单元件 MEMS 扫描仪和定制校准板,实现了 ICI 测量值和激光束位置之间的横向(< 10 µ m)和深度(< 3 µ m)精确配准。 ICI 表面拓扑结构通过相应的射线照片(相关性 > 0.93)进行验证,直接跟踪表面粗糙度和波纹度。我们故意在镍基高温合金 CM247LC 的薄壁结构中植入隆起,在表面凹陷处局部诱发开裂。使用 ICI 现场观察到小至 7 µ m 的裂纹开口,包括亚表面信号。通过量化隆起和开裂,我们证明 ICI 是一种可行的现场裂纹检测工具。
在过去的几十年里,增材制造 (AM) 技术一直被视为传统制造工艺的替代方案 [1, 2]。快速生产各种材料的近净成形产品被认为是促进其大规模应用的主要优势 [3]。此外,只需一台机器即可轻松制造多种复杂形状和部件,而这些部件和部件是单个传统加工操作难以实现的,这也是其卖点 [4e6]。然而,由于 AM 技术现在已考虑在多个领域进行大规模生产,因此我们迅速发现了新的挑战,需要控制和解决这些挑战以适应 AM 的发展速度 [7,8]。薄壁结构、复杂曲面和晶格结构是优先通过 AM 技术生产的主要几何部件 [9,10]。由于材料损失大、尺寸问题、设备限制以及内腔制造(尤其是晶格结构),传统制造程序存在严格的限制 [11, 12]。但另一方面,通过 AM 生产这些组件也存在一些限制和局限性。由于使用高功率热源,通过 AM 通常无法实现高精度和严格遵守公差要求 [13, 14]。此外,基于材料添加的制造概念允许在制造过程中添加残余材料 [15, 16]。另一方面,减材加工程序可产生高质量的产品 [17]。然而,由于几何复杂性,减材加工的几何条件并不总是有利 [18, 19]。因此,这两种程序的结合应用可以创建一个更好的制造策略。在这两种技术的混合方法中,增材制造可以制造出具有近净形状几何和尺寸特征的原始零件[20],而减材加工操作可用于精加工这些原始零件,以达到所需的尺寸精度和表面光洁度[21]。此外,支撑