2009301223_学科前沿技术讲座报告

学科前沿技术讲座

课程报告

班级 05010902

学号 2009301223

姓名

日期 2012年7月

飞行器制造工程专业学科前沿技术讲座心得学科前沿知识讲座这个课程的开设，是非常有意义的一门课程。不仅使我们了解了一些从未想到见到的事物，也提高了我们对飞行器制造专业的兴趣性，而且给我将来发展的方向指明道路，对我今后的学习和工作都会有很大的帮助，我的收获非常的大。

在这八周时间里，课堂上来了13位行业内赫赫有名的教授，有张卫红教授，张定华教授，李原教授，卜昆教授，李山教授，陈泽忠教授等等。由于时间限制和我们有限的知识水平，老师们都从大处着眼，为我们大概介绍了他们的研究方向和内容，同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义，以及和我们飞行器制造专业的联系。在每次短短的两小节课中我都被他们研究的这些东西深深吸引着。也许理论上逻辑上的很专业的知识，我们没有学到多少，但老师们利用不到两个小时的时间，就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来，使我们真正了解到与工程实际应用有直接联系的科学研究。虽然好多东西以我现在的水平还不能弄懂，但却让我看到我们飞行器制造专业的前景——只要努力学好知识，总有用武之地的。通过这么课程，我收获颇多。因为九月份我们将面临考研和保研等一系列事情，这不仅给我们上了一门全面的考前指导，也很好地使我们自己发现自己兴趣所在。

让我记忆最为深刻的是第一堂课。上课铃声响后不久，张卫红老师拿着公文包走进了教室。张卫红老师是长江学者特聘教授，他给我们进行了一场题为“轻质结构的优化设计”学术交流讲座。张卫红教授以Fairchild Dornier728商务机航门支撑臂优化设计减重20%、设计周期缩短25%为例，提出航空航天飞行器结构的轻量化设计的概念。这种设计优化方案首先建立目标函数、选定变量和约束条件，然后利用拓扑技术和有限元的相关思想，达到减轻结构重量、提高结构综合性质的目标。

轻量化结构优化的基本过程：

为分析计算方便，将研究对象离散化成离散的结构体，近似替代原来的结构单元的形状，单元的数目及有限元网络的划分，是根据预期的结构解析精度的要求来确定的。

⒈目标函数

把减轻结构物体的重量，作为进行结构形状优化的目的。结构的材料常数，外载荷和约束条件是任意给的。若结构的重量用W 表示，材料的比重为γ，单元个数为N ，单元的体积为i V ，则可用下式∑==N

i i V W 1γ，表示结构轻量化的目标函

数。

⒉约束条件

约束条件为将最大当量应力和屈服应力的比值控制在l 以下。如下式所示 1max ≤P 。式中：max P 一一最大当量应力和屈服应力的比值；

2213232221)6/(])()()[(ys P τσσσσσσ-+-+-=

⒊评价函数

在优化过程中，把结构的整体应变能作为评价结构形状轻量化的一个重要指标。

在讲座的课堂上，同学们都集中注意，听得格外认真，积极思考张老师提出的问题。由于有些专业性特强的问题，同学们知识有限，但这并不妨碍我们求知的欲望。我们通过结合实际情况，提出大胆想象性的创意，虽然回答错误了，但我们同学们都学到了课本上没有的知识。

给我深有启发的是张老师提问我的一个问题，“悬臂梁的外支点的挠度和力的关系”。因为材料力学课程我们学了近一年，里面的公式忘得挺多了，更何况附录里的公式。正确的公式是F EI

L y 33

=，然而我们都记不得挠度y 和力F 成正比。这时张老师给我们启发说，“弹簧力kX F =，扭转时相对转角P GI TL =ϕ等例子可以看出，在工程力学中力与位移均成正比，你们学了那么多年的书都用心去发现。”我们顿时感悟我们学习还是很浅，没有去把握知识的深层本质，我们还得养成善于思考的习惯，了解事物的来龙去脉，才能真正的算是掌握。

张老师说：“结构的艺术就是——打孔。”而在什么地方打孔、打什么样的孔就是他们团队研究的方向和重点。张教授还提出蜂窝型拓扑优化设计方法、惯性力多组件系统布局优化设计以及更复杂的曲面打孔优化设计等技术。

张老师还讲述了他们团队优秀成员的一些科研成果。如有万敏老师的薄壁件周铣切削力建模与表面误差预测方法研究的科研成果。他指出现在航空制造企业

的大部分机床都从国外采购，由于对机床的认识不足，存在机床资源浪费严重。现在企业机床操作人员依靠个人经验判断机床最合适的工作状态，但往往由操作工判断的工作状态下生产效率并不是最高的，而且他们也不敢轻易提高机床的切削速率来提高生产率，因为提高速率会发生颤振等一系列问题。万老师就从理论上证明了机床速率还可提高并且故障率会减小。

最后张老师还给我们讲述了一些研究生复试面试的一些情况。课下后更是有很多人留下来与张教授进行深入交流，其渊博的学识，严谨的科研态度让大家肃然起敬。

让我记忆犹新的还有张定华和任军学教授的讲座。张定华老师在课堂上给我们详细的系统的介绍了现代设计与集成制造技术教育部重点实验室的建立，发展，主要研究方向，包括有复杂产品数字化设计技术、数字化制造系统技术、先进结构高效精密加工技术、钣金成形工艺与装备技术，和其取得的一些科研成果，成果涉及航空发动机关键零部件制造工艺与装备、飞机大型板金零件拉弯和喷丸成形、数字化协同制造系统技术、制造工艺过程规划等开展先进制造技术领域。通过张定华老师的讲座，让我们清晰的认识了现代设计与集成制造技术教育部重点实验室。

任军学教授在讲座上着重介绍了整体叶盘数控加工技术。整体叶盘新结构与传统的叶片和轮盘装配结构相比，其优势不言而喻，可以减少结构重量和零件数量，还能提高气动效率。他分析了国际同类整体叶盘制造技术现状，国外整体叶盘制造采用的主要工艺有：精锻毛坯+ 精密数控加工；焊接毛坯+精密数控加工；高温合金整体精铸毛坯+热等静压处理等。由于数控加工具有快速反应和可靠性高的特点，美国GE 和P.W公司、英国R.R公司等在研制整体叶盘时，采用了五坐标数控加工技术。从整体毛坯到零件的制造过程中，材料切除率超过99%，综合技术难度非常大，集中反映了国际数控加工相关技术领域的最新技术和最高。

国内在整体叶轮叶盘相关软件和加工关键技术方面也进行了大量研究。任老师给我们讲述了由我校开发的“叶轮类零件多坐标NC编程专用软件系统”，该系统集测量数据预处理、曲面建模、曲面消隐、刀位计算、刀位验证及后置处理于一体，已在20多种叶轮叶盘的研制与生产中应用，代表了国内在整体叶盘数控加工的领先水平，这是值得我们西工大每个人骄傲的事情。

整体叶盘的制造可分为近成形毛坯制造、精确成型加工以及表面检测与抛光