[發(fā)明專利]飛機(jī)鈦合金電自阻加熱拉彎模具陶瓷絕緣墊圈的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810083842.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108363847B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫興;王永軍;徐志遠(yuǎn);李曉治;曾元松;劉寶勝;吳為
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種飛機(jī)鈦合金電自阻加熱拉彎模具陶瓷絕緣墊圈的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1，確定陶瓷絕緣墊圈上保護(hù)層的涂覆位置；

所述確定的保護(hù)層涂覆在陶瓷絕緣墊圈的上表面和下表面；

步驟2，選取保護(hù)層材料；

步驟3，計(jì)算螺栓的扭緊力；

步驟4，限定陶瓷絕緣墊圈表面粗糙度δ；

步驟5，建立陶瓷絕緣墊圈最易碎的受力模型：

所建立的陶瓷絕緣墊圈最易碎的受力模型中

Ⅰ陶瓷絕緣墊圈的上部受到均布壓強(qiáng)q的作用；并且陶瓷絕緣墊圈下部最外側(cè)的壓強(qiáng)最大，中部的壓強(qiáng)最小，使得陶瓷絕緣墊圈中部的彎矩最大；所述陶瓷絕緣墊圈下部最外側(cè)至中部的壓強(qiáng)呈線性分布；

Ⅱ陶瓷絕緣墊圈表面的輪廓峰高處于陶瓷絕緣墊圈的中部位置，輪廓谷深處于陶瓷絕緣墊圈的邊緣位置；

步驟6，確定陶瓷絕緣墊圈中部承受最大彎矩時的最大壓強(qiáng)差Δq₁：

Δq₁＝q₁-q₀ (11)

式中：Δq₁為陶瓷絕緣墊圈受到能承受最大彎矩時的最大壓強(qiáng)差；q₁為陶瓷絕緣墊圈下部最外側(cè)的壓強(qiáng)；q₀陶瓷絕緣墊圈中部的壓強(qiáng)；

步驟7，確定保護(hù)層厚度t_r的初始值及軸向彈性模量E₂的初始值：

Ⅰ確定保護(hù)層厚度t_r的初始值為1mm；

Ⅱ確定軸向彈性模量E₂的初始值為20GPa；

步驟8，確定涂覆保護(hù)層后陶瓷絕緣墊圈受到的壓強(qiáng)差Δq₂：

通過公式(15)得到保護(hù)層產(chǎn)生形變后，陶瓷絕緣墊圈表面所受到的最大壓強(qiáng)q′₁與陶瓷絕緣墊圈表面所受到的最大壓強(qiáng)q′₀之差：

公式中，Δl是保護(hù)層的壓縮量，t_r是保護(hù)層厚度，δ是陶瓷絕緣墊圈表面粗糙度，E₂是軸向彈性模量；

通過公式(16)得到涂覆保護(hù)層后陶瓷絕緣墊圈受到的壓強(qiáng)差；

Δq₂＝q′₁-q′₀ (16)

至此，得到了涂覆保護(hù)層后陶瓷絕緣墊圈受到的壓強(qiáng)差；

步驟9，比較Δq₂與Δq₁的大小：

比較Δq₂是否小于Δq₁：若Δq₂＜Δq₁，陶瓷絕緣墊圈所承受的最大彎矩未達(dá)到極限，不會碎裂，則繼續(xù)步驟10；反之，若Δq₂＞Δq₁，則返回步驟7，將保護(hù)層的厚度增加1mm，并在此基礎(chǔ)上通過不斷降低保護(hù)層的軸向彈性模量，直至Δq₂＜Δq₁；

所述降低保護(hù)層軸向彈性模量的步長為1Gpa；

步驟10，確定硅橡膠與鋁粉的比例：

在確定硅橡膠與鋁粉的比例時：

通過串聯(lián)模型確定復(fù)合材料軸向彈性模量

通過并聯(lián)模型確定復(fù)合材料軸向彈性模量

其中E_a為鋁的彈性模量，E_r為硅橡膠彈性模量，c_r為硅橡膠的相對體積含量，c_a為鋁粉的相對體積含量；c_r+c_a＝1；

得到復(fù)合材料的軸向彈性模量E₂

公式中，C為常數(shù)，通過植村益次提出的經(jīng)驗(yàn)公式確定：

C＝0.4c_a-0.025 (20)

其中c_a為鋁粉的相對體積含量，V_a為鋁的體積，V為復(fù)合材料的總體積；以c_a，c_r為未知數(shù)帶入方程(17)～(20)，得到鋁與硅橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料在任意軸向彈性模量下，所需要的硅橡膠與鋁粉的各自相對體積含量；

通過得到的硅橡膠相對體積含量與鋁粉的相對體積含量，利用密度、質(zhì)量和體積三者關(guān)系，將相對體積含量轉(zhuǎn)化為相對質(zhì)量含量；

至此，得到硅橡膠與鋁粉的比例；

步驟11，涂覆：

按照所確定的保護(hù)層厚度，并按照確定的硅橡膠與鋁粉的各自相對質(zhì)量含量，采用攪拌鑄造法制成復(fù)合材料，涂覆到陶瓷絕緣墊圈的上表面和下表面。