《大型飛機壁板裝配中約束作用機理及工藝策略》是依託浙江大學，由曲巍崴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大型飛機壁板裝配中約束作用機理及工藝策略
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：曲巍崴
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大型飛機壁板為弱剛度薄壁結構，在裝配過程中易產生靜態變形與動態失穩現象，因此，保障壁板裝配質量的首要前提是創建穩定、可靠的裝配約束條件。本項目以制孔、鉚接過程中裝配約束工藝最佳化為突破點，重點分析薄壁蒙皮的變形與動態失穩產生機理，對多點離散約束作用下蒙皮力學性能及裝配質量的影響規律進行研究：分析薄壁蒙皮物理屬性與幾何內蘊量間的本質關係，提出幾何約束引導的蒙皮變形與內應力演化分析方法；研究薄壁蒙皮的約束處理方法，分析約束對蒙皮動態穩定性的作用機理，提出綜合考慮蒙皮變形及其動靜態力學性能的制孔約束設計方法；計算壁板分離前後蒙皮變形能，研究從引導約束的保守狀態逐漸釋放約束的變形能演化規律，提出基於變形能閾值的引導約束布局的拓撲最佳化方法；研究約束對鉚接變形傳播的抑制作用，提出壁板鉚接區域劃分及區域自治鉚接順序最佳化方法。本項目研究成果將為飛機壁板高質量裝配中約束設計準則建立及約束布局最佳化奠定理論基礎。
結題摘要
本項目研究主要是圍繞壁板裝配中預連線工藝的作用展開，對壁板單元內層間間隙的消除、單元間間隙的流動、壁板剛度增強作用、壁板穩定製孔、鉚接應力及變形等進行了系統研究，為建立靜動態統一的預連線最佳化方法提供理論依據。 在預連線分布對壁板變形影響方面：根據蒙皮和長桁連線區域幾何結構和約束作用的相似性對壁板進行預連線單元劃分，建立了單元內的蒙皮、長桁裝配間隙等效分析模型；套用最小勢能原理分析了預連線約束作用下蒙皮長桁殘餘間隙，以預連線殘餘間隙滿足容差要求為目標對預連線數量及其分布進行最佳化；建立了預連線單元之間的間隙流動模型，提出一種面向整塊壁板的預連線工藝最佳化方法。 在預連線分布對壁板穩定製孔方面：提出描述壁板預裝配後動態性能的剛度評價指標，建立了面向壁板剛度性能增強的預連線分布最佳化模型；構建了考慮間隙的預連線動力學模型，獲得了不同初始間隙分布在預連線作用下的壁板單元頻率預測。分析了機器人低階固有頻率的空間分布及其隨機器人姿態的變化規律，提出了面向機器人精準和高效制孔的弱剛度機器人加工方法；針對飛機機身對接區域環向360°制孔裝配，創新設計了環形軌五軸聯動制孔系統，分析了不同約束支撐定位方案對系統的靜動態力學性能影響。 在壁板鉚接變形分析方面：構建了雙機器人鑽鉚系統，建立了雙機器人氣動鉚接系統動力學模型，分析了氣動壓力和機器人末端姿態對系統動力學性能的敏感性；研究了頂鐵支撐彈簧剛度、鉚槍輸入氣壓和鉚接時間對鉚釘鐓頭成形的影響，獲得了墩頭成形的最佳工藝參數；建立了單個鉚釘成型後的孔壁應力分布，獲得了沿孔壁軸線方向上的干涉量比值；通過將大量鉚接對壁板變形的影響簡化為一定量彎矩載荷作用的結果，提出了壁板鉚接變形的簡化預測方法。 本項目研究取得了一系列創新成果，發表和錄用SCI/EI論文8篇，獲授權國家發明專利2項，另有2項國家發明專利處於公示期，多項研究成果已經在我國大型飛機自動化裝配中得到成功套用。
