芳纶蜂窝材料超声复合加工机理及工艺优化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51475130
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Aramid fiber honeycomb materials, with such excellent properties as high specific strength, high specific stiffness, thermostability, corrosion resistance and so on, is widely used in aviation, aerospace, military, transportation and other fields. The mechanical properties of the orthogonal anisotropy make the high speed milling difficult to ensure the quality of parts and improve the processing efficiency. Taking cutting aramid fiber honeycomb materials compounded with ultrosonic as the research object, some scientific problems are studied, such as the impact fracture mechanism of the multi cell orthogonal anisotropic material, chip deformation rule and deformation process model in the mode of cutting with ultrasonic vibration, the friction between the tool with ultrasonic vibration and chip, and the modeling method for dynamics between the tool with ultrasonic vibration and the material. With materials science, mechanics, tribology and mechanics theory, by means of the methods of theoretical modeling, numerical simulation and experimental research, impact fracture constitutive model of aramid fiber honeycomb material is established, the machining mechanism compounded with ultrasonic is revealed for the aramid fiber honeycomb material , the optimized mode of the cutter motion compounded with the ultrasonic vibration type is proposed , ultrasonic machining process and parameters are optimized. This project has important theoretical significance to enrich the theory of ultrasonic machining theory and accelerate the development of machining technology compounded with ultrasonic. It promotes to advance the processing level of aramid fiber honeycomb material. And it has the certain significance to enrich the processing method to other cellular materials.
芳纶蜂窝材料具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀等优良性能,在航空、航天、军工、交通等领域得到越来越广泛的应用。其正交各向异性的力学特性,使传统的高速铣削加工难以保证制件加工质量和加工效率。本项目以芳纶蜂窝材料超声切割为研究对象,围绕多胞正交各向异性材料的冲击断裂机理、超声复合加工模式下切屑变形规律和变形过程模型、超声振动刀具与切屑之间的摩擦规律以及超声振动刀具和材料之间动力学模型建立等科学问题开展研究,综合运用材料学、力学、摩擦学、机械学等理论,通过理论建模、数值模拟和实验研究相结合的方法,建立芳纶蜂窝材料冲击断裂本构模型,揭示芳纶蜂窝材料超声复合加工机理,提出刀具切削运动最佳的超声振型复合模式,优化超声加工工艺和工艺参数,对丰富超声加工理论和快速发展超声复合加工技术具有重要理论意义,对提升芳纶蜂窝材料的加工水平具有重要技术支撑作用,对丰富其他多胞材料的加工方法具有一定借鉴意义。

结项摘要

芳纶蜂窝材料具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀等优良性能,在航空、航天、军工、交通等领域得到越来越广泛的应用。其正交各向异性的力学特性和非连续的材料结构特点,使传统的高速铣削加工难以保证结构件加工质量和加工效率。项目以芳纶蜂窝材料超声切割为研究对象,通过理论建模、数值模拟和实验研究相结合的方法,围绕蜂窝材料的弹塑性本构模型建立、蜂窝材料的超声切割机理、切削热对声学系统性能影响、切削过程仿真技术和基于切削机理的工艺优化等内容开展研究。具体研究内容和成果包括:. 1)根据芳纶蜂窝材料的结构特性和蜂窝芯零件曲面加工的特点,对材料进行均质化等效处理,在正交各向异性材料的本构模型基础上建立任意切割平面上蜂窝材料的等效弹塑性本构模型。. 2)以尖形刀超声切割工艺为基础,分析超声纵振模式下尖形刀运动学特征,基于断裂力学研究芳纶蜂窝复合材料的超声切割机理,为超声切割加工工艺参数的优化和超声波声学主轴的设计提供理论依据。. 3)分析了超声切割热源的产生原因,对芳纶蜂窝复合材料超声切割热的产生机理及传导特点进行理论分析,建立超声切割热理论模型;在分析超声切割温度与超声切割系统振幅之间关系的基础上,建立超声切割温度与超声系统中振幅关系的理论模型。. 4)以材料建模、材料失效方式以及摩擦特性等方面作为重点开展蜂窝材料超声切削过程数字仿真研究,与实验结果比较表明,蜂窝材料采用等效实体模型的切削过程仿真能够满足工艺参数优化的需求,采用结构模型可以真实体现刀具上负载情况和蜂窝材料的切削变形过程。. 项目研究对丰富超声加工理论和快速发展超声复合加工技术具有重要理论意义,对提升芳纶蜂窝材料的加工水平具有重要技术支撑作用,对丰富其他多胞材料的加工方法具有一定借鉴意义。基于项目研究工作研制的超声切削主轴已经在企业得到工程应用。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(7)
基于多目标遗传算法的贝塞尔超声变幅杆优化设计方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    纪华伟;赵双双;胡小平
  • 通讯作者:
    胡小平
改进的正交相关超声换能器阻抗角测量新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计量学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    纪华伟;李旭龙;胡小平
  • 通讯作者:
    胡小平
蜂窝复合材料构件超声切割圆盘刀对声学系统的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    纪华伟;邢文慧;胡小平
  • 通讯作者:
    胡小平
力负载对超声切割声学系统谐振频率及谐振阻抗的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    纪华伟;虞文泽;胡小平
  • 通讯作者:
    胡小平
基于断裂力学的Nomex蜂窝复合材料超声切割机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄秀秀;胡小平;于保华;吴胜游
  • 通讯作者:
    吴胜游

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其他文献

仿生导航技术综述
  • DOI:
    10.19306/j.cnki.2095-8110.2020.04.001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    范颖
小麦白粉病预测模型的有效性评价
  • DOI:
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  • 通讯作者:
    周益林
一种多机器人的改进势场路径规划算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡小平;曹敬
  • 通讯作者:
    曹敬
草酸中纳米孔阵列阳极氧化铝膜的
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    现代化工,2005, 25(9):41-43
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨文彬*;伍智;李鸿波;胡小平
  • 通讯作者:
    胡小平
基于期权理论的财务困境处理方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    统计与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马立成;何建敏;何启志;邓英东;胡小平
  • 通讯作者:
    胡小平

其他文献

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胡小平的其他基金

吸波蜂窝材料超声加工的稳定性研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
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    60 万元
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    面上项目
面向项目制造产品的协同设计方法及其关键技术研究
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    51075110
  • 批准年份:
    2010
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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