【摘要】：襯套是飛機(jī)組件可動(dòng)連接裝配中不可或缺的減摩耐磨零件,其通常采用冷縮裝配的安裝方法以實(shí)現(xiàn)與配對(duì)孔的過(guò)盈配合。因此,過(guò)盈量的合理設(shè)計(jì)直接決定了后繼可動(dòng)連接的配合精度和可靠性。然而,由于襯套的材料種類、尺寸規(guī)格以及配對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式均相對(duì)較多,給襯套冷縮裝配過(guò)盈量的設(shè)計(jì)選擇帶了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為此,本文以30CrMnSiA、Cr16Ni6及QAl10-3-1.5等三種材料、共計(jì)十六種規(guī)格的襯套與鋁合金飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的裝配為研究對(duì)象,開(kāi)展襯套冷縮裝配的有限元仿真與試驗(yàn)研究,以期為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件襯套冷縮裝配提供技術(shù)與方法支持。論文的主要研究工作如下:(1)應(yīng)用有限元仿真,研究了襯套材料和襯套規(guī)格對(duì)襯套外徑冷縮量的影響、裝配過(guò)盈量對(duì)裝配后襯套內(nèi)徑收縮量的影響以及裝配過(guò)盈量對(duì)裝配后襯套應(yīng)力應(yīng)變影響等。有限元分析結(jié)果表明,襯套外徑冷縮量分別與襯套材料的熱脹系數(shù)和襯套外徑大小成正比,而與襯套厚度和襯套結(jié)構(gòu)無(wú)明顯相關(guān)性;裝配后襯套內(nèi)徑最大收縮量和襯套的應(yīng)力應(yīng)變均隨裝配過(guò)盈量的增加而線性增大。(2)通過(guò)對(duì)30CrMnSiA、Cr16Ni6及QAl10-3-1.5等三種材料、共十六種規(guī)格的襯套進(jìn)行冷縮裝配基礎(chǔ)試驗(yàn),研究了襯套外徑和襯套材料的熱脹系數(shù)對(duì)襯套外徑冷縮量的影響、襯套冷卻時(shí)長(zhǎng)對(duì)襯套微觀組織變化的影響、裝配過(guò)盈量對(duì)裝配后襯套內(nèi)徑最大收縮量的影響以及過(guò)盈量對(duì)襯套壓出力的影響等,驗(yàn)證了有限元仿真結(jié)果。(3)在有限元仿真及試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了“襯套冷縮裝配參數(shù)選用數(shù)據(jù)庫(kù)”,實(shí)現(xiàn)了對(duì)襯套冷縮裝配的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和裝配工藝參數(shù)的統(tǒng)一管理,以及對(duì)襯套冷縮量的精確計(jì)算和裝配后襯套內(nèi)徑最大收縮量的有效預(yù)測(cè)等,并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V262.4
【圖文】：

材料 外徑（mm）30CrMnSiACr16Ni6QAl10-3-1.5Φ14Φ18Φ36Φ45Φ64Φ90圖 2.1 為所選襯套的三維模型。由于所選襯套零件為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為了防止仿真過(guò)程中出現(xiàn)較大的剛體位移以及減少仿真計(jì)算量，采用所選襯套模型的四分之一作為仿真模型。（a）Φ14 （b）Φ18 （c）Φ36

（1）建立三維模型ABAQUS 自帶制圖動(dòng)能，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的二維、三維部件模型的繪制。對(duì)于較為復(fù)雜的模型，一般通過(guò)其他三維建模軟件，如 UG、SolidWorks、Pro-E 等進(jìn)行繪制后導(dǎo)入 ABAQUS。（2）設(shè)置材料屬性將模型導(dǎo)入 ABAQUS 后，首先為襯套設(shè)置材料屬性。在進(jìn)行襯套低溫冷卻程有限元仿真建模過(guò)程中，需要設(shè)置的材料屬性有密度、彈性模量、泊松比、導(dǎo)熱率、熱膨脹系數(shù)等。通過(guò)查閱 《工程材料實(shí)用手冊(cè)》， 30CrMnSiA、Cr16Ni6 以及 QAl10-3-1.5 三種材料的相關(guān)材料屬性如表 2. 2 所示。按表 2.2 的內(nèi)容，為創(chuàng)建三種材料屬性。材料屬性編輯完成后，需分別創(chuàng)建與材料相應(yīng)的截面屬性，并將依次將不同的截面屬性賦予部件模型，如圖 2.2 所示。

置分析步AQUS/CAE 中施加載荷及設(shè)置約束需自己創(chuàng)建分析步。本仿真模擬的是冷卻冷縮變形的問(wèn)題，因此分析步類型應(yīng)選擇“coupled temp-displacement””分析，本仿真中只需創(chuàng)建一個(gè)分析步即可。置表面熱交換條件襯套從室溫中放入液氮中進(jìn)行冷處理，其溫度由 20℃降為-196℃，在仿真熱交換條件”中設(shè)置膜層散熱系數(shù)及環(huán)境溫度。膜層散熱系數(shù)即對(duì)流換熱冷卻速度，由于本仿真為穩(wěn)態(tài)分析，故該系數(shù)對(duì)結(jié)果無(wú)影響。而環(huán)境溫度度，將“環(huán)境溫度”設(shè)置為-196℃，如圖 2.3 所示。

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本文編號(hào)：2791850