《民用飞机构件先进成形技术》凝聚了3个国家重点实验室主任、5位长江学者教授的科研团队的创新成果和实践经验,系统化介绍了民用飞机构件先进成形技术,包括已经在飞机制造过程中获得应用的先进塑性成形技术、铸造技术、焊接技术和作者认为未来可能在飞机制造中获得应用的增材制造技术等。
《民用飞机构件先进成形技术》针对的阅读对象是航空领域的研究生、制造企业工艺技术人员和设计院所工程设计人员。
民用飞机是当今世界众所瞩目的高技术前沿,代表着一个国家或地区的核心竞争力。迄今为止,美国波音公司和欧洲空中客车公司雄霸世界,占据了民用飞机市场绝大部分份额。我国在中长期科技发展规划纲要中确立了大型飞机重大科技专项,C919大型商用飞机将代表我国首先进入世界民用飞机市场竞争的大舞台。民用飞机构件先进成形技术是支撑大飞机设计和制造的关键技术,为了使我国的大飞机制造从业者和研究人员了解民用飞机构件先进成形技术发展前沿和我国在此领域的技术现状,以便更好地服务于我国民用飞机设计和制造事业,我们按照本丛书编委会的安排组织了本书的写作。
本书主要介绍民用飞机构件先进成形技术,包括已经在飞机制造过程中获得应用的和作者认为未来可能在飞机制造中获得应用的先进成形技术。本书针对的阅读对象是航空领域的研究生、制造企业工艺技术人员和设计院所工程设计人员。本书的主要目的,是帮助上述读者群比较全面地了解当前民用飞机制造技术的发展前沿,并对其研究和工程实践起到有效的指导作用。由于构件先进成形技术涉及面非常宽,而本书的篇幅有限,不可能包罗无遗,因此只精选了一部分先进成形技术。每一种述及的先进成形技术都力求写作精简扼要。但为了能对读者的研究和工程实践有实际的帮助,又要求每一种述及的技术的原理、效能和应用案例有足够完整和深入的介绍。
本书共分五篇11章:
第一篇分三章介绍了民用飞机构件先进成形技术的一些共性基础,包括第1章“民用飞机主要结构材料及相关的成形技术”,第2章“航空结构创新构型拓扑优化设计”和第3章“成形工艺数字化仿真技术”。
第二篇“先进塑性成形技术”,包括第4章“钛合金大型复杂整体构件等温局部加载近净成形”和第5章“高性能轻量化弯管件数控弯曲精确成形”。
第三篇“先进铸造技术”,包括第6章“钛合金铸造”和第7章“反重力铸造”。第四篇“先进焊接技术”,包括第8章“激光焊接”和第9章“搅拌摩擦焊”。
第五篇“增材制造技术”,包括第10章“增材制造的技术原理与方法”和第11章“增材制造的航空应用”。
参与本书写作的都是我国在相关技术领域处于领先水平的研究团队,相关章节的内容包括了这些团队自己的研究成果和对世界范围内各领域技术发展的总结,可以代表我国在相关技术领域的发展水平和反映世界范围内各相关技术领域发展前沿的现状。
本书是集体著述的结晶,我国先进成形技术领域大量高水平研究人员参与了本书写作。由于封面空间有限,无法把所有参与本书写作的作者都列入封面署名,只能每一章选取一位主要作者署名在封面上,我在此对未能在封面署名的作者表示歉意!
参与本书各章节写作的作者和提供素材的人员如下:
第一篇篇首语由西北工业大学黄卫东撰写。第1章由中国商用飞机公司上海飞机制造厂陈保国撰写,成都飞机公司张平提供了素材;第2章由西北工业大学张卫红、朱继宏、高彤撰写;第3章由清华大学许庆彦,西北工业大学郭良刚、马良和魏雷撰写。
第二篇篇首语由西北工业大学詹梅撰写。第4章和由西北工业大学杨合、孙志超撰写;第5章由西北工业大学李恒撰写。
第三篇篇首语和第6章由沈阳铸造研究所集体撰写,由娄延春总负责,具体参与写作的人员与分工如下:钛部总负责赵军,检测总负责李兴捷,统稿刘时兵;各小节具体分工:6.1概述:刘时兵;6.2铸造钛合金:刘时兵、刘鸿羽、张有为;6.3熔铸技术:张有为、刘时兵;6.4造型技术:包春玲、游涛、刘宏宇、杨晓曦、闫平;6.5清理、精整及热处理:史昆、包宪宇;6.6质量检测:朱智、张震、刘洋、赵立文、王志明。第7章由西北工业大学王猛撰写,介万奇提供了素材。
第四篇篇首语由哈尔滨工业大学陈彦宾撰写。第8章由哈尔滨工业大学陈彦宾和陶汪撰写;第9章由南昌航空大学柯黎明和邢丽撰写,南昌航空大学陈玉华、黄春平、毛育青和中航工业北京制造工程研究所栾国红提供了素材。
第五篇篇首语由黄卫东撰写。第10章和第11章由西安交通大学李涤尘,西北工业大学林鑫和黄卫东撰写,西北工业大学杨海欧和熊江涛提供了素材。
全书由黄卫东审校修改,并与相关章节作者协商定稿。
由于作者水平有限,加之时间仓促,书中存在的不当之处,敬请读者指正。
第一篇 民用飞机构件先进成形技术基础
1 民用飞机主要结构材料及相关的成形技术
1.1 民用飞机结构材料应用和发展趋势
1.2 民用飞机结构材料成形技术现状和发展趋势
2 航空结构创新构型拓扑优化设计
2.1 概述
2.1.1 拓扑优化技术简介
2.1.2 拓扑优化与构件先进成形技术
2.2 拓扑优化技术的应用现状
2.2.1 商业化软件
2.2.2 标准结构拓扑布局设计
2.2.3 加筋结构拓扑布局设计
2.3 拓扑优化技术最新发展
2.3.1 考虑静强度的拓扑优化设计
2.3.2 热力耦合结构拓扑优化设计
2.3.3 考虑动力学响应的结构拓扑优化设计
2.3.4 整体式多组件结构拓扑优化设计
2.3.5 多相材料结构拓扑优化设计
2.3.6 考虑特殊工程要求的结构拓扑优化设计
3 成形工艺数字化仿真技术
3.1 铸造工艺模拟仿真
3.1.1 引言
3.1.2 数值模拟技术在航空发动机涡轮叶片上的应用
3.1.3 小结
3.2 塑性成形工艺模拟仿真
3.2.1 引言
3.2.2 数值模拟技术在航空航天领域环锻件辗轧成形中的应用
3.2.3 小结
3.3 增材制造工艺模拟仿真
3.3.1 引言
3.3.2 增材制造数值模拟技术在航空航天领域的应用
3.3.3 小结
第二篇 先进塑性成形技术
4 钛合金大型复杂整体构件等温局部加载近净成形
4.1 引言
4.2 钛合金大型复杂整体构件等温局部加载成形原理
4.2.1 钛合金大型复杂整体构件等温局部加载成形基本原理
4.2.2 钛合金大型复杂整体构件等温局部加载成形面临的挑战
4.3 等温局部加载多道次成形宏观变形与微观组织演化
4.3.1 等温局部加载不均匀变形特征
4.3.2 等温局部加载不同加载区和过渡区微观组织与性能
4.4 等温局部加载宏观成形缺陷预测与控制
4.4.1 等温局部加载宏观成形缺陷形式
4.4.2 等温局部加载宏观成形缺陷预测与控制
4.5 钛合金大型复杂整体构件等温局部加载成形过程优化控制
4.5.1 大型复杂整体构件不等厚坯料优化设计
4.5.2 等温局部加载全过程工艺参数优化与控制
4.5.3 大型组合模具优化设计与运动控制
5 高性能轻量化弯管件数控弯曲精确成形制造技术
5.1 引言
5.2 数控弯曲成形原理及难变形管材弯曲性能
5.2.1 数控弯曲成形原理
5.2.2 难变形管材弯曲性能
5.3 拉压区不均匀变形与成形缺陷特征
5.3.1 数控弯曲拉压区不均匀变形特征
第三篇 先进铸造技术
第四篇 先进焊接技术
第五篇 增材制造技术