摘要:钛合金高强度、高耐热的特性决定了其在航空航天、医学等领域的广泛应用，但由于钛合金加工难度高，使得传统加工的方式造成模具消耗加重、制造周期长。熔丝增材制造作为一种制造成本低、成形效率高的先进制造工艺，凭借其直接成形的独有优势在钛合金制造方面受到广大学者的关注。本文从文献研究入手，以钛合金为材料，从金属熔丝增材制造技术的原理、特点、分类入手，描述几种常见的熔丝制造技术，并对其应用领域以及面临的挑战和未来发展趋势进行研究论述。

摘要:磁控焊接技术作为一种高效、高质量的金属焊接方法，在航空航天材料加工领域具有广泛的应用前景。本文综述了磁控焊接的基本原理、技术分类、航空航天材料的应用以及研究现状与发展趋势。通过分析磁控焊接对电弧形态、熔滴过渡、熔池流动及凝固过程的影响，探讨了其在提高焊缝成形质量、增强力学性能方面的优势。同时，结合具体案例和数据分析，展望了磁控焊接技术在航空航天工业中的未来发展。

摘要:针对砂型增材制造出现的成形精度和表面质量不高等问题，本文系统地研究了打印工艺参数和砂型表面粗糙度之间的关系，并验证砂型打印自适应切片优化砂型表面质量的可行性。通过设计定倾角砂型打印响应面实验研究树脂质量百分数、分层层厚和型砂目数对砂型表面粗糙度的影响，优化打印工艺参数，设计变倾角砂型打印正交试验研究分层层厚和打印倾角影响砂型表面粗糙度的显著性，并选取叶轮下砂型验证自适应切片工艺。研究结果表明：树脂质量百分数2.08%、分层厚度0.3 mm、型砂100/200目时，定倾角砂型具有较好的表面质量。在打印竖直方向上具有曲率变化的砂型时，打印倾角对砂型打印样件表面粗糙度影响较大，并提出一种自适应分层切片工艺打印叶轮下砂型，与传统等厚分层工艺相比，尺寸精度和表面粗糙度分别提高了约51.03%和30.11%。本文基于砂型打印表面粗糙度开展基础工艺调控研究，相关研究结论有助于进一步实现复杂结构砂型高精高效增材制造。

摘要:整体叶盘的高效、低成本制造已成为航空发动机研制和批量化生产中的关键问题。增加电极数量进行多工具同步电解加工（Electrochemical machining， ECM）是提升整体叶盘叶栅通道加工效率的有效方法。但是由于叶栅通道的复杂结构和狭窄形状，工具通常需要通过多轴联动进给实现加工，然而，多工具同步联动进给加工不易实现。基于此，本文提出基于靠模结构的多通道旋进ECM方法，在设计运动轨迹的基础上开展了靠模槽结构的优化设计。利用面积最小法确定阴极最优进给方向和不同进给位置下工具阴极的最优旋转角度。基于运动轨迹，利用最小二乘法、样条插值法、直线连接法拟合设计出不同靠模槽结构。仿真显示，基于最小二乘法拟合出的靠模槽速度变化最平滑，余量分布最均匀。最后，开展多通道旋进电解加工试验，加工出的叶栅通道余量差在1.1 mm以内，一致性误差在0.3 mm以内。

摘要:铸造砂型打印机用于加工高精度砂型零件，为了研究铸造砂型3D打印机几何精度对打印砂型零件成品精度的影响，可以通过多体系统理论，建立砂型3D打印机的拓扑结构模型和21项几何误差模型。鉴于不同的误差项目与零件打印加工要素之间的契合程度不同，其对不同零件打印加工要素的作用力度存在显著差异。因此，本文提出一种通过识别典型零件打印加工要素的几何误差并对3D打印机进行精度补偿的方法。砂型3D打印机可完成的打印零件要素，如圆球、圆锥台、菱形台和矩形台等即为典型打印加工要素。基于误差灵敏度对这些典型打印加工要素进行分析，实现对打印机关键几何误差的识别。识别方法模型在JCAM-JC1218砂型打印机上进行了实验验证，验证得到的关键几何精度灵敏度影响因子累加普遍大于90%。结果表明，该识别方法在真实设备实验条件下具有较高的准确性和可靠性，能够有效地捕捉到关键几何精度的灵敏度影响因子，为砂型打印机性能的进一步优化提供了强有力的数据支撑。

摘要:为进一步提升地铁转向架P355NL1钢材的熔化极活性气体保护（Metal active gas， MAG）多层焊焊接质量，开展了P355NL1钢地铁转向架对接接头MAG多层焊接试验，分析了对接结构的宏观及微观形貌，重点研究了每一层的焊缝及热影响区的组织，建立了对接接头MAG多层焊接模型并进行校核，探明了MAG多层焊温度场的分布规律。结果表明，在MAG多层焊接试验中，后道焊缝的热输入通过两次相变重结晶作用，破坏了前道焊缝中的柱状晶结构，此过程使得前道焊缝晶粒细化，形成了细小的铁素体晶粒和少量珠光体。双椭球热源模型可以有效模拟P355NL1钢MAG多层焊焊接过程，后道焊缝焊接时最高温度显著升高，因此在多层焊的焊接过程中，控制填充层的焊接温度对于细化晶粒组织至关重要。

摘要:为满足航空发动机高精度、高强度和轻量化的发展需要，以现有铝合金熔模精密铸造技术为基础，在熔炼和浇注过程中开展Sr变质处理和鼓风冷却工艺的交叉应用对比试验，利用光学显微镜对不同条件下试棒进行显微组织观察，同时使用拉伸机对不同条件下的试棒进行拉伸测试，研究了Sr变质处理和鼓风冷却工艺对Al-Si-Cu合金组织和性能的影响。结果表明，在Al-Si-Cu合金熔模精密铸造过程中，采用Al-10Sr中间合金作变质剂和鼓风冷却的组合工艺时，合金组织中α-Al晶粒和共晶Si相的细化和钝化作用最为明显，力学性能指标也最高，抗拉强度均值可达到313 MPa，屈服强度均值可达到246 MPa，延伸率均值可达到6.9%。

摘要:基于最弱链理论建立了综合考虑材料疲劳分散性和尺寸效应的结构概率疲劳寿命分析方法，材料光滑疲劳寿命分布分别考虑了对数正态分布和威布尔分布。采用该方法基于TC11钛合金光滑疲劳寿命分布对TC11盘心模拟件和轮盘盘心部位的疲劳寿命及寿命散度系数进行了预测和分析。结果表明：基于两种概率分布的最弱链模型均可较准确地预测TC11模拟件的中值疲劳寿命，预测结果基本在试验结果的2倍分散带内；基于对数正态分布的最弱链模型对模拟件疲劳寿命散度的预测结果与试验统计结果较为接近，优于基于威布尔分布模型的预测结果；对于轮盘盘心部位，两种概率分布模型的寿命预测结果在失效概率较高时基本接近，失效概率较低时基于对数正态分布的预测结果明显大于基于威布尔分布的预测结果；基于对数正态分布的最弱链模型对盘心部位疲劳寿命散度的预测结果明显小于光滑试样和模拟件的散度系数，较基于威布尔分布的模型能够更好地分析和预测尺寸效应对结构疲劳分散性的影响。

摘要:通过有限元模拟的方法，对火箭贮箱多节筒段、长筒段两种制造模式下的2219铝合金贮箱筒体进行建模，并通过试片级搅拌摩擦焊实验验证了模型的准确性，对比研究了二者的残余应力差异性。结果表明，多节筒段、长筒段筒体均在焊缝处发生应力集中，而多节筒段在最后一道焊缝的尾部应力集中现象尤为严重；多节筒段和长筒段筒体的纵焊缝和环焊缝交接处应力集中现象并不明显，多节筒段在完成第二道环焊缝后，应力得到轻微缓解，减小5.51%，长筒段减小3.83%，在无焊缝的筒体部位应力分布都较为均匀；多节筒段与长筒段筒体的纵、环焊缝残余应力分布是类似的，但是长筒段的应力集中区域较小，最大残余拉应力降低25.73 %，最大残余压应力减小27.38%。

摘要:为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形，开展多轴向复合材料预制体微观结构研究，发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异，提出三维模型非等厚度分层准则，基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序，对叶片模型进行切片测试，获取每层纱线织造范围，根据切片结果进行分层织造。试验结果表明，根据非等厚度切片算法对三维模型进行切片所得到的各层织造轮廓进行织造可以实现样件预制体的近净成形，对于多轴向异形构件近净成形具有重要工程意义。

摘要:通过低速冲击和冲击后压缩试验，探讨了不同复合材料面板和Nomex蜂窝组成的夹芯板在不同能量冲击损伤后的压缩承载行为、失效模式及失效机理。通过无损检测C扫描、Micro-CT和DIC数字测量技术，获得试样的失效模式。试验结果表明，材料损伤模式主要包括面板纤维断裂、基体和纤维界面脱粘、基体开裂、芯材剪切破坏以及芯材压溃。碳/芳纶混杂复合材料夹层结构相较于碳纤维复合材料夹层结构具有更好的层间性能，且层间混杂结构相较于层内混杂结构具有更高的压缩刚度和剩余压缩强度。

摘要:结构变形作为结构健康监测的重要指标之一，对结构强度的性能评估至关重要，在实际工程中，由于工程用途等原因，应变传感器的安装数量和位置受限，导致结构变形重构精度降低。为解决上述问题，本文提出一种基于二节点逆梁单元的应变场重构算法。首先采用二节点梁单元对结构进行离散，基于Timoshenko梁理论以及最小二乘误差理论构建单元内理论应变与实测应变的误差函数，通过离散应变测点重构结构应变场分布，并以此为基础重构结构变形。分别通过ABAQUS仿真分析与实验验证算法的有效性，结果表明，此算法在应变测点数量较少时，可以有效地重构结构变形，与直接使用测点应变数据相比，相对误差减小了5%，对结构健康监测具有重要意义。

摘要:目前，三通阀门内腔多采用手工抛光技术，加工效率低，劳动强度大且环境友好性差。针对上述问题，本文开展三通阀门内腔磨粒流光整加工流场仿真分析与试验验证。通过建立流场仿真模型，对比了有芯模和无芯模情况下的流场分布，研制了专用的仿形夹具，并进行了试验验证。试验结果显示，使用芯模时阀门内壁面的粗糙度显著降低，大端降低率为77.79%，小端为77.26%，远超过无芯模加工的降低率（大端15.05%，小端11.62%）。因此，使用芯模不仅显著提高了加工质量，还提升了加工效率。

摘要:由于钛合金（TC4）的表面惰性，其作为骨植入材料在生物相容性方面存在局限性。本文采用水热生长法在TC4表面成功构建了具有压电和光催化特性的ZnO纳米棒阵列涂层。在模拟体液中进行的仿生矿化实验中，通过对样品表面施加振动和紫外光照射，探究压电-光催化共同作用下对磷酸钙（CaP）的沉积的影响，提出了一种新的仿生矿化沉积CaP的方法。结果表明：氧化锌的压电-光催化共同作用显著增强了CaP的沉积量，优于单独压电或光催化作用下的沉积量。此外，单独的振动或紫外光照也表现出较未处理样品更高的CaP沉积量。本文在钛合金片表面制备了ZnO纳米棒阵列，并提出了一种利用压电-光共同作用增强CaP沉积的方法，为涂层技术及生物医用材料的进一步开发应用提供了一种新思路。

摘要:为实现高速变体飞行器的宽升阻比飞行性能，提出并发展了一种宽升阻比高速滑翔变体飞行器新型气动布局及其高效建模方法。该方法基于UG二次开发平台、采用二维B样条构建了高速滑翔变体飞行器的参数化体系，仅需27个参数完成整机气动构型设计。针对宽速域（Ma=2.5~8.5）、宽空域（H=6~25 km）、宽飞行迎角范围（AOA=0~10°）进行数值模拟。结果显示：新型变体飞行器能兼顾高速巡航（翼展开状态Ma=4.0~8.5升阻比均高于4.7）、低阻滑翔（翼收起状态5°迎角内阻力系数低于0.02，相比翼展开时降低20%~30%）及升阻比大幅调节的机动能力（升阻比能在0.3~4.7大幅变动），其性能可调节裕度大；乘波效应随机体上下表面间的溢流程度对应变化，即溢流越高、乘波效应越弱。因此，可通过调节变后掠翼开度来调整乘波效应在机体流向的强弱，从而达到适应各类飞行任务需求的目的。

摘要:压力信号是表征航空发动机工作性能的重要物理量。本文针对压力信号的高精度测量需求，提出了一种基于PSO-BP温度补偿算法的智能压力传感器设计方案。选取微电子机械系统（Micro-electro-mechanical system， MEMS）压阻式传感器作为信号感知端，通过模块化思想设计智能压力传感器的硬件和软件构架。针对压力传感器敏感元件因温度漂移造成的精度偏差问题，提出了一种基于PSO-BP神经网络的嵌入式温度补偿算法以提升测量精度。集成智能传感器软硬件功能，为验证智能传感器在全工况范围内的精度，进行多种压力、温度下的压力测量实验。结果表明，本文设计的智能压力传感器经补偿后满量程误差最大值为0.44%（量程范围为0~4 MPa），相比于传统插值法、多项式拟合法等温度补偿算法，精度提升至少20%，且算法单次仅耗时2 μs，具有工程应用价值。

摘要:为分析磁悬浮永磁电机风冷冷却介质的流动特性，利用Fluent软件对其进行流场分析，将入口静压的实验与仿真结果进行对比分析，误差小于5.5%，验证了仿真模型的准确性。为进一步合理分配并联风冷流道的冷却流量并降低系统入口静压，提出基于Isight的磁悬浮永磁电机风冷流道优化设计方法。首先以达到理论风量分配比例和冷却入口静压最小为优化目标，进行实验设计和参数灵敏度分析；然后，基于径向基神经网络算法构建了流场仿真的近似模型；最后，采用多岛遗传算法对该近似模型进行多目标优化设计，得到了最佳的结构参数，优化后的冷却入口静压降低了25.2%，主流道和内流道的风量占比均达到了设计要求。

摘要:随着战术目标智能化水平和机动能力的提高，传统的以比例导引律为代表的开环制导策略已难以满足未来高机动强博弈拦截对抗的战术需求。本文基于模型预测和Stackelberg主从博弈思想，将制导对抗问题转换为博弈优化问题，从而将最优制导指令的生成变成博弈平衡点的快速搜索问题，并引入有效集法，兼容弹目非线性动力学模型和过程约束，可以保证博弈均衡点的有限次可达，从而保证了指令的实时性。仿真结果表明，与传统制导律相比，本制导律能显著提高在强博弈场景下的拦截精度与成功率。

摘要:模数式伸缩缝（Modular bridge expansion joints，MBEJs）作为一种常见的桥梁伸缩缝形式，目前被广泛应用于各类桥梁工程，其在解决通行问题的同时也带来了伸缩缝振动噪声污染问题，严重影响城市居民的生活质量。本文以MBEJs为研究对象，基于有限元分析（Finite element analysis， FEA）方法分析了伸缩缝的振动特性和噪声特性，研究了模数式伸缩缝一阶竖向模态的影响因素以及多阶振动模态的变化规律，同时在声学模拟软件中建立伸缩缝-空腔联合无限元模型，进行声学频响分析，并对伸缩缝空腔进行声模态分析，探讨伸缩缝噪声的产生和传播机制。研究结果表明：伸缩缝的车致振动噪声是由伸缩缝竖向振动激励和空腔声模态激励共同耦合作用产生的，对伸缩缝下部空腔进行填塞与封闭可以降低伸缩缝噪声影响。

摘要:越来越复杂的多层级功能需求给高安全机载软件的设计开发带来了重要挑战。本文给出了一个面向工程应用领域具有层次化语义特征的软件需求形式化建模与分析方法。首先，设计了一个层次化的形式化需求模型。层次化变量关系模型（Hierarchical variable relation model， HVRM）引入工程领域中典型的功能模块属性以及端口等概念来表达系统功能的层次化特征语义，同时也具备原有变量关系模型（Variable relation model， VRM）中基于表格形式的形式化语义，可表示包括条件型、事件型、多维度模式转换等多种类需求的语义信息。进而，基于需求的一致性完整性要求确立了VRM一致性完整性约束簇。其次，设计了一个将工程条目化需求建模为HVRM形式化需求模型的处理框架，并在一个机载软件需求工具平台（Hierarchical avionics requirement tools， HART）中进行了处理功能和需求追溯功能的实现和集成。最后采用某机型自动飞行系统中飞行模式转换软件逻辑需求进行了实例需求建模和模型分析。