机械工程学报

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张武翔;丁希仑;戴建生

. 2013, 49(5): 1-9.

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变胞机构可认为是机构构态按照特定规律进行连续变化的运动链序列集合，能够适应多种不同的工作任务和功能需求。可进行连续构态变化是变胞机构区别于传统组合机构的重要特性之一，而约束变化是使其构态发生变化的本质原因。根据变胞机构的多构态特性及其约束变化特征分析结果，给出约束变化的实现方式，提出变胞运动副的设计原则。在此基础上，提出一种变胞机构构型综合方法，其实质是根据变胞机构各阶段工作任务和约束条件得到各构态机构构型方案，并对各相邻构态机构方案进行相似度分析和筛选，进而以约束变化特征为基础设计变胞运动副，实现各最优相邻构态机构方案的耦合。以一种物料运输车驱动机构的设计为例对此方法进行验证。

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基于几何约束条件过约束并联机构自由度瞬时性的简便判别方法

许允斗;姚建涛;赵永生

. 2013, 49(5): 10-16.

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由于采用螺旋理论工具计算得到的并联机构自由度是瞬时的，特别对于过约束并联机构，不仅其自由度性质可能改变，而且有些自由度的运动可能根本实现不了，所以必须对其自由度的瞬时性进行判别。鉴于国内外对过约束并联机构自由度瞬时性的判别方法的研究非常少，基于机构自身的几何约束条件提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的简便方法。该方法根据各分支的几何约束条件建立几何约束方程，通过检查几何约束方程是否存在非零实数解来判别机构自由度的瞬时性，并以五种过约束并联机构为例，阐述该方法的具体判别步骤。基于仿真软件ADAMS提出一种判别过约束并联机构自由度瞬时性的仿真分析方法，该方法检测仿真模型自动添加的多余自由度，检查自动添加的多余自由度是否产生位移来判别自由度是否为瞬时的，同样采用这种仿真分析方法对上述五种过约束并联机构的自由度瞬时性进行判别。结果表明两种判别方法得到的结果是一致的，有力地验证了两种判别方法的正确性。

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月球车坡路行驶地面力学模型与运动性能分析

黄卫东;鲍劲松;徐有生;赵海亮

. 2013, 49(5): 17-23.

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坡路是崎岖月面环境的典型路况，在分析月球车轮地相互作用模型基础上，建立月球车坡路行驶地面力学模型。同时考虑到前面车轮对月壤扰动变形的影响，在表征不同车轮的沉陷量时，引入沉陷率系数。建立月球车三维可视化仿真平台，并通过对比仿真试验结果与实车试验数据，验证仿真的正确性。通过月球车坡路行驶运动过程仿真分析，给出月球车坡路行驶运动控制策略：当坡度角大于26.6°时，应进行避障，而当月球车具有足够的车轮牵引力时，应控制车轮速度，使月球车在最佳滑转率下行驶。

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机构运动链邻接矩阵的素数表示与同构判别

罗贤海

. 2013, 49(5): 24-31.

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提出用素数标识机构运动链中的构件，根据运动链的邻接关系建立一个用素数表示的基本邻接矩阵。利用该基本邻接矩阵及反映次级邻接关系的素数乘积生成同构判别矩阵，给出利用判别矩阵的行列式和线性方程组的解矢量判别机构的同构或异构的方法。进一步根据解矢量元素分类情况用新的素数对判别矩阵进行动态修改，最后可以得到元素各不相同的解矢量，机构运动链拓扑图的全部节点的相对位置由该解矢量唯一定位，从而找到两个同构机构的构件标号映射关系，给出两个机构运动链同构的充分必要条件。判别方法创新之处在于利用素数动态赋予相应的构件，以虚拟破坏图结构的对称性并虚拟改变图节点的局部邻接、次级邻接关系，而图的实际结构并不改变。该方法也适用于一般无向图的同构判别。判别实例表明该方法非常有效，计算时间复杂度为多项式且可建立同构的标号映射关系，具有很高的可靠性，并且容易实现自动判别。

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小波尺度谱同步平均在弱信息识别中的应用

李宏坤;练晓婷;周帅

. 2013, 49(5): 32-38.

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旋转机械的早期故障特征微弱，容易受到噪声的干扰，不容易准确识别。而旋转机械发生故障时其振动信号往往是非平稳信号，不同的非平稳性对应不同的故障状态。连续小波变换可以通过伸缩平移变换对信号进行多尺度细化分析，能够在不同的尺度上描述信号的局部特征，因此有利于故障信号的检测。时域同步平均可以削弱观测信号中的随机成分，降低噪声干扰，提取与平均周期相关的确定性信号，提高信噪比。结合小波变换和同步平均的优点，提出小波尺度谱同步平均的方法。对多周期的振动信号进行小波连续变换，并进行尺度谱重排，获得重排小波尺度谱；根据信号的周期性，对尺度谱进行同步平均，同步平均后的尺度谱可以有效地抑制干扰噪声，识别弱故障信息。通过仿真分析和实例分析验证了本方法的有效性，为旋转机械的早期故障诊断提供了新方法。

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循环载荷冲击下滚滑轴承的振动特性

卢黎明

. 2013, 49(5): 39-46.

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在深入研究其结构和工作机理的基础上，建立一种新型轴承的振动物理模型，运用振动力学的相关理论，建立其数学模型，通过数学模型，得出其固有振动的特征方程及特征解；由系统的固有振动方程得出伴随矩阵，由伴随矩阵求出其主振型，由主振型得出主质量矩阵，由主质量矩阵得出正则振型矩阵，最后得到该新型轴承系统的稳态响应表达式。通过稳态响应表达式分析系统的振型及振幅，并通过计算和试验分析了影响系统振幅的一些因素。研究结果表明：系统的主振型为内圈在x和y方向上作同为正向或同为负向振动和内圈在x和y方向上作正负相反方向振动两种，新型轴承产生共振的影响因素为内圈质量、滚子个数、内圈旋转位置、滚子的横向刚度、滑块与内外圈之间的油楔刚度，当这些因素以一定方式结合且其值等于激振频率时，系统将产生共振，新型轴承产生振动的振幅在内圈转动过程中无变化、与其滚子个数及滚子横向刚度大小成反比。

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偏心-高阶椭圆锥齿轮副的强度计算方法

林超;聂玲;李莎莎;张雷

. 2013, 49(5): 47-54.

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结合微分几何及空间齿轮啮合原理，将偏心-高阶椭圆锥齿轮副的空间节曲线在曲率半径相等的条件下展开到平面上，推导出齿轮副当量节曲线的计算公式，获得啮合传动过程中的压力角。对轮齿进行受力分析，建立偏心-高阶椭圆锥齿轮副的强度计算方法，获得轮齿接触应力及弯曲应力随主动轮转角的变化规律，确定啮合过程中最薄弱轮齿的位置。分析偏心-高阶椭圆锥齿轮副主动轮偏心率、模数、主动轮齿数及从动轮阶数等结构参数对轮齿强度的影响。建立偏心-高阶椭圆锥齿轮副有限元分析模型，利用五轴数控机床加工出齿轮副实体并搭建传动试验平台，通过有限元分析与传动试验，验证该齿轮副强度计算方法的正确性。

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柱面气膜密封动力特性系数的数值计算

马纲;何军;栗秀花;沈心敏

. 2013, 49(5): 55-62.

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针对柱面气膜密封系统动态特性分析问题，应用微扰线性化分布参数法建立密封气膜的微扰动态压力微分方程组，给出柱面气膜密封双自由度微扰下密封气膜的动态刚度和动态阻尼系数的计算方法；建立密封气膜的8个动态刚度、阻尼系数的有限元分析模型，给出有限元数值仿真计算流程和方法；通过算例验证数值计算模型和求解方法的正确性并重点研究可压缩数和平均膜厚对气膜动特性系数的影响。以柱面顺流螺旋槽带坝界面结构为例计算密封气膜各项动特性系数并给出不同条件下的变化规律曲线，气膜的正向刚度系数和正向阻尼系数呈现较为复杂变化状况，交叉刚度系数和交叉阻尼系数呈现轴对称特性。密封气膜动特性系数数值计算为稳定性分析提供了基础，为密封系统设计提供了指导。

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基于标准互相关函数的经验模态分解端点效应处理方法

杨斌;陈桂明;刘建友

. 2013, 49(5): 63-68.

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在经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)过程中由于信号端点处极值点的不确定，导致信号上下包络线拟合过程中存在端点效应，使得EMD的分解结果严重失真。在分析现有处理方法的基础上，提出一种基于标准互相关函数的包络线拟合法。该方法以标准互相关函数为判定依据，每次分解时在信号上下包络线内部分别寻找一段与端点处包络线波形最相似、幅值差异最小的波形，用此段波形代替产生端点效应的包络线进行迭代，实现端点处包络线与原信号包络线边界处的光滑过度，减小端点处包络线的拟合误差。通过仿真和油膜涡动试验表明该算法可以有效解决端点效应问题，具有较高的分解精度，同时对模态混叠现象也有一定的抑制作用，与其他几种常见算法相比具有算法简单、易于实现的特点。

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基于盘-销系统的摩擦尖叫条件下的动态时滞摩擦特性分析

张立军;余佳;刁坤;孟德建;余卓平

. 2013, 49(5): 69-74.

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为研究摩擦副间摩擦特性，建立盘-销模型台架试验系统，采用三向力传感器在发生和不发生摩擦尖叫条件下测量摩擦接触作用力，并利用小波分解方法将摩擦接触力分解为准静态分量和动态分量；在此基础上提出摩擦因数传递函数的概念，进行传统摩擦因数和新摩擦因数传递函数的计算与分析。对比分析发现：在系统发生摩擦振动或者噪声的条件下，采用摩擦因数传递函数评价摩擦特性更加合理。研究结论有助于深化摩擦因数特性的认识以及摩擦振动和噪声发生机理的研究。

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磨损轮廓与弹性变形对滑靴动态特性的影响

刘洪;苑士华;荆崇波;赵一民

. 2013, 49(5): 75-83.

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考虑滑靴的倾斜与底面实际磨损轮廓，结合滑靴实际受力状况，建立描述滑靴微观运动的动力学方程，对滑靴的刚度分布特性进行研究从而引入底面流体压力所导致的结构弹性变形所带来的影响。联立动力学方程、瞬态二维雷诺方程、油膜描述方程，弹性变形方程，油室压力控制方程，实现滑靴动力学特性与摩擦特性的耦合求解，获得整个工作周期内滑靴的微观运动状态，实现滑靴副润滑特性的精确计算。探讨微观磨损几何、滑靴底面的流固耦合效应对滑靴动态油膜特性的影响。分析结果表明，一定的磨损轮廓与弹性变形均可以保证滑靴承载特性的稳定性，较大的磨损轮廓会降低滑靴的承载力并使滑靴最小膜厚降低；当滑靴位于低压吸入区时，具有表面磨损轮廓的滑靴会出现很大的倾斜现象；磨损轮廓与弹性变形对滑靴的摩擦转矩特性也存在一定的影响。

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含氮硼酸酯在聚醚水溶液中的成膜性能

耿明;张朝辉;刘思思;孙跃涛;明尔扬

. 2013, 49(5): 84-89.

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含氮硼酸酯和聚醚添加剂都是性能良好的水基润滑添加剂，两种添加剂的混合水基润滑液的成膜性能尚未研究。将月桂酸无规共聚醚(Lauric acid random copoly-ether, LPE)和硼酸三乙醇胺( Boric acid triethanolamine, BN )按质量比为1∶1混合后得到无色透明的水基润滑液，选取半浸泡的润滑方式，利用纳米级润滑膜厚度测量仪(NGY-6型)进行膜厚测量并做机理分析，分别从浓度、载荷和线速度三方面研究水基润滑液的成膜性能。结果表明该水基润滑液(浓度5%，载荷100 N)膜厚度基本稳定在5.5 nm，承受0.86 GPa的载荷；水基润滑液的成膜性能受浓度、载荷和线速度综合影响，随着载荷的增大，线速度对成膜性能的影响越小。经分析该水基润滑液在试验中形成化学吸附膜。纳米级厚度润滑薄膜的成膜性能研究将在精密仪器领域有很大的应用。

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虚拟装配中基于多刚体动力学的物性装配过程仿真

张志贤;刘检华;宁汝新

. 2013, 49(5): 90-99.

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基于物理模型的虚拟装配过程仿真是虚拟装配技术的发展趋势之一。针对当前虚拟装配技术对质量、力等物理属性考虑不足，其仿真过程没有反映真实世界中零部件装配运动的本质规律的问题，提出虚拟装配中基于多刚体动力学的物性装配过程仿真方法，实现以力为输入参数的零部件装配过程仿真。同时详细阐述该方法中的三项关键技术的实现方法，即面向物性仿真的基本物理属性建模技术、虚拟装配中多刚体动力学的数学建模方法、虚拟装配中刚体碰撞过程仿真与分析方法。目前该方法已在虚拟装配工艺规划系统(Virtual assembly process planning, VAPP)中进行了实现，并通过实例进行了验证。

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基于参数曲面映射的五轴数控螺旋加工轨迹计算方法

周波;赵吉宾;刘伟军;李论

. 2013, 49(5): 100-109.

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采用五轴数控机床进行高速加工时，加工干涉及曲面转角处的突变会造成刀轴矢量剧烈变化，而采用传统的退刀再进刀的方法又难免导致加工效率及质量的降低。针对上述问题，提出一种新颖的适用于五轴高速加工的刀具路径生成算法。该方法由偏微分方程的热传导模型，计算得到映射参数域内满足加工参数的温度等值线，制定映射规则并在标准参数域内规划出加工轨迹，从而在对应参数域内映射生成螺旋轨迹，并将该轨迹映射到参数曲面上获得曲面的螺旋加工轨迹，该轨迹可以实现无退刀加工。采用上述算法进行了仿真，仿真结果表明该方法优于现有加工方法，可实现基于参数曲面及裁剪曲面的复杂型腔的高速加工。

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夹具定位分析模型的统计特征及相对误差分析

罗晨;朱利民;丁汉

. 2013, 49(5): 110-115.

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推导基于距离函数三种夹具定位分析模型的期望和方差。试验表明线性方法低估了工件定位误差，而双边二次方法最确切地反映出工件定位误差，因此双边二次模型的精度高但最复杂，而线性方法分析精度低但最简单。为了折中精度和复杂度，进一步推导双边二次模型与单边二次模型、单边二次模型与线性模型的相对误差与源误差之间的关系，提出三种夹具定位分析模型的选择方法。该方法在确定相对误差水平(即保证夹具定位分析的精度)前提下，依据源误差的协方差选择三种夹具定位分析模型，仿真试验验证了该方法的有效性。

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基于MSIF-AFKF算法的大直径回转体动态位置检测方法

雷少坤;谷文韬;周少伟;冯新

. 2013, 49(5): 116-122.

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大直径回转体类零件动态位置变量不易准确测得或测量成本较高，而动态位置的准确获取对关键回转体类零件运动控制有着重要的意义。提出一种大直径回转体动态位置实时检测新方法，该方法针对回转体匀速、匀加速及变加速的不同转动状态，在传统融合算法的基础上引入自适应渐消因子，建立多传感器自适应渐消Kalman滤波融合(Multisensor information fusion based on adaptive fading Kalman filter, MSIF-AFKF)算法，融合多组光栅传感器信息，对回转体不同转动状态的位置参数进行联合估计。仿真表明，与基于传统融合算法的检测方法相比，基于MSIF-AFKF算法的检测方法具有更高精度的动态位置输出，将该方法应用于某型卧式铆接设备的床头床尾空心轴转角定位系统中，并进行试验验证，其结果与模拟仿真结果一致。

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车身外覆盖件面畸变缺陷模面补偿方法

倪啸枫;沈洪庆;李淑慧

. 2013, 49(5): 123-129.

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面畸变缺陷是指车身外覆盖件成形回弹阶段产生的深度在几十至几百微米的局部小凹陷，面畸变缺陷对整车外观质量影响很大，因此在模具设计阶段即通过准确预测面畸变缺陷并进行补偿和控制十分重要。通过有限元仿真分析和试验验证，能够准确预测车门门把手特征件的面积变缺陷。一种抑制面畸变缺陷的模面补偿方法被提出。通过车门门把手特征件和柱面扁壳特征件的有限元仿真，特征件表面反映面畸变缺陷的二维评价指标在经过模面补偿后减少90％以上，验证了提出的面畸变缺陷模面补偿方法的有效性。该方法基于数值计算获得理想的模面几何模型，通过改变板料在成形过程中厚度方向的应力梯度控制厚度方向弯矩导致的面畸变，为模具在设计阶段对板料成形后的面畸变缺陷进行控制提供了依据和解决方案。

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基于关联度分析的静态和动态稳健性设计

李昇平;张恩君

. 2013, 49(5): 130-137.

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运用关联度分析建立静态特性和动态特性稳健性设计方法。该方法的核心在于由正交试验数据的规范化和关联度的计算得到一个反映产品质量或系统性能的具有望大特性的关联度序列。通过对分辨系数的研究表明，与田口方法相比，该方法具有更高的区分度和适应性，而且对于田口方法中很难处理的具有复杂函数关系的动态稳健性设计问题也能得到很好的解决。此外，该方法简洁明了，避免了复杂的参数估计、假设检验等数理统计过程，实用性更强，结合工程实例进行设计分析验证了方法的有效性。

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基于几何要素控制点变动的公差数学模型

吴玉光;张根源

. 2013, 49(5): 138-146.

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提出采用几何要素的控制点位置变动表示尺寸和几何公差的方法。定义点线面几何要素的尺寸误差、位置误差和方向误差的控制点分别为点、直线的两个端点、平面的矩形包围盒的三个顶点，定义直线和平面的形状误差的控制点分别为直线和平面的内部组成点。根据目标要素和基准要素的几何类型、相互位置和基准优先顺序建立公差坐标系，根据公差坐标系建立平面要素的矩形包围盒，对几何要素的自由度进行分类和定义，以平移自由度方向作为控制点的变动方向，通过控制点变动的各种组合模拟几何要素的各种误差形式。根据几何要素的误差概率分布作为控制点的变动规律，控制点变动参数的定义域就是公差带，目标要素的控制点变动参数之间的相互制约关系可以表示方向公差和位置公差的相互作用关系，而目标要素和基准要素之间的控制点变动参数关系则可以表示各种公差原则。该公差数学模型既符合公差标准和实际惯例，又能够适用于公差分析、设计、检测等应用领域的各种数学分析方法。

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跨声速风扇叶片的反扭设计研究

郑赟;王彪;杨慧

. 2013, 49(5): 147-153.

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发展适合于叶轮机械风扇叶片反扭设计的流固耦合计算方法，综合考虑气动力和离心力对叶片变形的影响；以设计叶型为目标，预测冷态加工叶型并进行叶片的变形分析，比较变形后叶型和设计叶片的偏差并修正冷态叶型直到迭代收敛。在叶片变形分析中考虑了气动力随叶型变化的非线性作用，在每一时间步同步求解流体运动方程和叶片变形的控制方程并交换边界信息；流体域求解了时间精确的非定常雷诺平均Navier-Stokes方程，以得到每一步由于叶片变形而引起的流场变化；叶片变形则由积分叶片表面受到的气动力并求解结构动动力学方程得到；流体域和固体域的信息交换采用了一种使用投影-形函数插值的新方法。采用该方法对NASA ROTOR67风扇叶片进行反扭设计，得到冷态制造叶型和叶片扭转角随叶高的变化规律。

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核主泵用斜波纹面型密封环超精密磨削方法

霍凤伟;郭东明;冯光;康仁科;金洙吉

. 2013, 49(5): 154-160.

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提出基于三轴联动杯形砂轮线接触磨削原理的核主泵用斜波纹面型密封环加工方法，它采用一个工件轴、一个摆动轴、一个直线轴、一个砂轮轴和一个宽度较窄的杯形砂轮。其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮倾斜角度和砂轮轴线与摆动轴线交点到密封坝面中心距离使磨削接触弧线是斜波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近，联动控制工件轴、摆动轴和直线轴的运动使磨削接触弧线两端点分别在斜波纹面内外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度斜波纹面，在砂轮轴与工件轴平行时磨削密封坝面。其优点是砂轮端面形状不变化，不存在砂轮修形和形状测量难题，砂轮端面磨损对斜波纹面面形精度的影响可以忽略，能够实现核主泵用斜波纹面型密封环的高面形精度、低表面粗糙度加工。

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主轴-切削交互过程建模与高速铣削参数优化

曹宏瑞;陈雪峰;何正嘉

. 2013, 49(5): 161-166.

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高速切削参数的合理选择是困扰企业的一个难题，过于保守的切削用量限制了高速机床性能的发挥和生产效率的提高。以高速铣削加工为对象，考虑高速旋转主轴的离心力和陀螺力矩效应，基于Timoshenko梁单元和Jones轴承模型建立高速主轴-刀具系统动力学模型。将主轴-刀具动态特性与高速铣削过程耦合，研究高速主轴-刀具系统动力学特性与切削过程之间交互机理，推导闭环动态铣削系统的特征方程。基于上述理论分析，提出基于主轴-切削交互过程模型的高速铣削切削参数优化方法，并应用于某型直升机的铝合金变速箱端盖加工中，通过选用最佳切削深度和主轴转速，使变速箱盖前端面内侧壁的加工效率提高了275%。

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混合进化算法的Metropolis蒙特卡罗MEMS单晶硅湿法刻蚀工艺模型

王树桥;幸研;田秘;仇晓黎;齐建昌

. 2013, 49(5): 167-172.

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提出一种混合进化算法的Metropolis蒙特卡罗湿法刻蚀新工艺模型和改进的表面原子移除概率函数。依据单晶硅典型晶面的刻蚀速度，新工艺模型能够自动获得基于原子模型的蒙特卡罗法能量参数。改进的表面原子移除概率函数采用四指数的表面原子配置分类法，更加精确地描述刻蚀反应中表面结构的变化过程，增强了蒙特卡罗模型的仿真能力。在多种刻蚀系统，不同浓度和温度条件下的计算结果与试验数据对比表明，任意(h,k,l)晶面的各向异性刻蚀速度曲线能够与试验结果一致。与现有方法相比，新的移除概率函数能够表示刻蚀速度各向异性曲线在Si(100)和Si(110)临近晶面同时出现局部最小点的情形，并且计算精度显著提高。通过对三维微结构刻蚀过程的准确模拟，验证了Metropolis蒙特卡罗工艺模型的有效性。

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软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析

计时鸣;曾晰;金明生;谭大鹏;董键

. 2013, 49(5): 173-181.

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为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点，提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives, SCA)。所谓软固结磨粒群，特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体，其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动，而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑。结合层间弹性力学体系分析，讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题，得到表层单颗磨粒的切削力学模型。建立基于应力修正的Preston方程，解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题。根据磨粒硬度特性进行系数修正，给出材料去除经验公式。对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟，建立材料去除的定量预估模型。总结高效光整加工的配比条件，并通过针对激光强化模具表面的光整试验，验证修正后的Preston方程的准确性。

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电化学和化学加工法制备铝基体超双疏表面

宋金龙;徐文骥;陆遥;刘新;魏泽飞;孙晶

. 2013, 49(5): 182-190.

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通过电化学和化学加工技术在铝基体上制备出超双疏(超疏水–超疏油)表面，并用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、能量色散X射线光谱仪和光学接触角测量仪对所得样品表面的微观形貌、化学成分和润湿性进行了分析。研究结果表明，电化学和化学加工后的铝样品表面存在由微米级的长方形凸台铝结构和纳米级的针状勃姆石、氧化铝结构所构成的二元微纳米粗糙结构；此样品表面在氟化处理前显示超亲水–超亲油性；经氟化处理后，样品表面转变为超双疏性，水、甘油、花生油、十六烷在样品表面的接触角分别为166.6°、164.7°、160.1°和157.7°，滚动角分别为2.0°、2.0°、4.0°和3.5°；二元微纳米粗糙结构的获得及表面能的降低是铝表面获得超双疏性的必要条件。与已有方法相比，电化学和化学加工技术具有简单、高效、安全、成本低等优点。

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复杂薄壁零件激光快速成形过程的热力耦合场数值模拟

王福雨;刘伟军;赵宇辉;孔源;来佑彬

. 2013, 49(5): 191-198.

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研究直接激光成形过程中叶片温度场与热应力场的关系，改善成形质量。以空心叶片为例，根据激光测量仪测得的散点图，用圆弧逼近得到叶片的近似轮廓。利用有限元软件MSC.Marc建立Ti-6Al-4V(TC4)圆弧逼近的空心叶片的有限元模型，并对激光直接成形过程进行数值模拟，得到叶片在成形过程以及冷却过程中的温度场和热应力场。随着成形的进行，由于热量的积累，成形叶片的温度不断升高，已成形部位的热应力随着成形过程的热循环不断变化，小曲率半径处的热应力大，且热循环对热应力变化影响较小；在直接激光成形结束后，整体温度开始下降，各处的热应力都逐渐升高。通过分析温度场和热应力场的分布情况，得到不同曲率半径对温度场和热应力场的影响规律。基于模拟结果，总结的规律和试验经验，提出改善成形质量的有效方法。并利用激光直接成形技术，加工出模拟分析模型的实物零件，验证模拟和结论的正确性。

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2013年, 第49卷, 第5期　
刊出日期：2013-03-05

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