【編者按】本文對(duì)航空工藝仿真系統(tǒng)情況進(jìn)行了解，總結(jié)出了目前航空工藝仿真的應(yīng)用現(xiàn)狀果派。

1.復(fù)合材料工藝

復(fù)合材料的工藝主要分為兩大類(lèi)：RTM工藝和熱壓罐工藝蓝捌。RTM工藝目前大多數(shù)應(yīng)用的是PAM-RTM軟件，該軟件主要針對(duì)RTM工藝過(guò)程進(jìn)行仿真蟀披，主要用來(lái)優(yōu)化注澆口位置和澆注速度以及預(yù)測(cè)干點(diǎn)等缺陷饵朱。對(duì)熱壓罐工藝，目前還沒(méi)有看到成熟的CAE模擬軟件巫碍。FSI有個(gè)預(yù)研軟件AUTO-CLAVE椰完，可以對(duì)熱壓罐的流場(chǎng)，溫度場(chǎng)和同化過(guò)程進(jìn)行仿真分析禀舰，另外有些單位也基于通用軟件進(jìn)行了一些開(kāi)發(fā)工作辨批，但這些軟件相對(duì)都不是很成熟。關(guān)于復(fù)合材料的成型握联，現(xiàn)在主要在用的是PAM-FORM軟件桦沉，主要是針對(duì)復(fù)合材料的成型過(guò)程進(jìn)行仿真，預(yù)測(cè)復(fù)合材料纖維的重新取向拴疤、起皺永部、斷裂等缺陷，優(yōu)化重?fù)羲俣群蛪毫Α?

值得一提的是航空材料研究所和ESI合作開(kāi)發(fā)了一套復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)呐矾，可以對(duì)復(fù)合材料的各種信息苔埋，包括材料性能、材料工藝信息蜒犯、數(shù)據(jù)來(lái)源组橄、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等進(jìn)行管理罚随。這為復(fù)合材料的工藝仿真過(guò)程奠定了基礎(chǔ)玉工。

由于復(fù)合材料的特殊性羽资，談復(fù)合材料的工藝就不得不談一下復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，目前復(fù)合材料的主流設(shè)計(jì)軟件有FiberSIM遵班、SYSPLY魏蜒、NASTRAN等。

2.冷加工工藝

航空冷加工工藝過(guò)程主要包括鈑金成形工藝和機(jī)加工藝有蒲。

鈑金成形工藝過(guò)程的模擬軟件目前主要應(yīng)用的是PAM-Stamp軟件发凹，另外還有ABAQUS、Dynaform等冈柑。這些軟件主要用來(lái)預(yù)測(cè)鈑金成形過(guò)程中的起皺衍康、破裂等缺陷，優(yōu)化鈑金成形過(guò)程的工藝參數(shù)衔密。目前航空鈑金的九大工藝過(guò)程包括：橡皮囊成形鞍票，蒙皮拉伸、超塑成形找蝗、型材拉彎岖佛、熱成形、彎管成形嫉鸳、導(dǎo)管內(nèi)高壓成形患达、旋壓成形和噴丸成形，前8個(gè)工藝基本都可以進(jìn)行仿真模擬喷聪，對(duì)于噴丸成形，目前還未見(jiàn)有相關(guān)專(zhuān)業(yè)的仿真軟件進(jìn)行模擬仿真咆瘟。據(jù)了解嚼隘，PAM-Stamp之所以成為主流軟件主要是由于它對(duì)反彈的模擬比較準(zhǔn)確，如果真的能用仿真來(lái)減少目前鈑金的校形工作量袒餐，那么該意義不可小視飞蛹。針對(duì)鈑金工藝過(guò)程的模其問(wèn)題，DIAMAKER for CATIA與PAM-stamp反彈功能連在一起灸眼，為模具的設(shè)計(jì)和修改提供了一套有效的解決方案卧檐。

關(guān)于機(jī)加工藝過(guò)程的模擬仿真，據(jù)了解目前都不是很成熟焰宣，主要都是基于通用有限元進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)來(lái)進(jìn)行霉囚。

3.熱加工工藝

航空熱加工工藝主要分為鑄造、鍛造匕积、焊接和熱處理盈罐。

目前航空器上的主要鑄造部件是發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，尤其是單晶葉片的鑄造是發(fā)動(dòng)機(jī)的棱心技術(shù)闪唆。但是眾所周知盅粪，我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)單品葉片的工藝成品率極低邪胳。據(jù)有關(guān)報(bào)道，國(guó)外羅-羅公司采用Procast進(jìn)行單晶葉片的模擬鑄造像得，其工藝成品率在80%以上肪尾。雖然我國(guó)航空工業(yè)的有些單位也相應(yīng)安裝了P*cast，但是目前主要應(yīng)用在一些大型精鑄零件上轨醒。針對(duì)單晶葉片的模擬仿真主要是航空材料研究所在進(jìn)行尘晓，其他單位也有所開(kāi)展。另外也有一些其他的鑄造軟件產(chǎn)品邪慧，國(guó)產(chǎn)軟件如華鑄CAE验阱、北方恒利等。

鍛件在航空領(lǐng)域發(fā)揮著核心作用秆尝，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤(pán)降蹋、后軸頸（空心軸）、葉片挎中、機(jī)翼的翼梁睹沐、機(jī)身的肋筋板、輪支架磁滚、起落架的內(nèi)外簡(jiǎn)體等都是涉及飛機(jī)安全的重要鍛件佛吓。目前鍛造模擬的軟件主要是DEFORM，另外還有Forge垂攘、Suerforge等维雇。

對(duì)焊接模擬仿真，目前在航空單位應(yīng)用最多是SYSWELD軟件晒他，主要用來(lái)解決焊接過(guò)程的變形和應(yīng)力問(wèn)題吱型，但總體來(lái)說(shuō)焊接仿真剮剛起步。

熱處理仿真在航空單位也是剛剮開(kāi)始陨仅，有些單位開(kāi)始應(yīng)用SYSWELD軟件來(lái)進(jìn)行熱處理過(guò)程的模擬仿真津滞，主要是針對(duì)熱處理工藝進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)應(yīng)力灼伤、變形和硬度触徐。

總體而言，航空工藝仿真系統(tǒng)相對(duì)國(guó)外差距較大狐赡，目前剛開(kāi)始發(fā)展撞鹉。

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期(PLM)流程管理

航空工藝仿真系統(tǒng)的重要性

現(xiàn)代航空制造工藝越來(lái)越復(fù)雜，性能猾警、精度要求也越來(lái)越高症旭，若依賴(lài)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)手段，其設(shè)計(jì)費(fèi)用越來(lái)越高饲残，周期越來(lái)越長(zhǎng)秉返，也越來(lái)越不容易保證可靠性驼值。而從一些發(fā)達(dá)國(guó)家汽車(chē)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，仿真技術(shù)的應(yīng)用可以大大減少試驗(yàn)的比重螺坟，減少設(shè)計(jì)的盲目性顷沉，節(jié)省巨額的設(shè)計(jì)費(fèi)用，大大縮短設(shè)計(jì)周期缸秀。

當(dāng)前钢囚，我國(guó)要從制造業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)強(qiáng)國(guó)，必須提高創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)唯碗，增強(qiáng)專(zhuān)利意識(shí)鸟氨。航空制造業(yè)如何才能做到這一步呢？筆者認(rèn)為發(fā)展航空工藝仿真系統(tǒng)是我們的必由之路铐向。當(dāng)前我們必須將以往傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗(yàn)的定性分析轉(zhuǎn)變?yōu)榻柚娇誄AE工具進(jìn)行定性半定量分析集炭，最終達(dá)到借助航空CAE工具進(jìn)行定量分析，才能有效地提升我們航空制造工藝整體水平复斥，為航空設(shè)計(jì)提供有力的支撐营密。推動(dòng)整個(gè)國(guó)家信息化的進(jìn)程。

試驗(yàn)與航空工藝仿真系統(tǒng)的辯證關(guān)系

鑒于航空工藝仿真系統(tǒng)研究的開(kāi)展目锭，航空系統(tǒng)內(nèi)對(duì)于試驗(yàn)與航空藝仿真系統(tǒng)的關(guān)系討論較多评汰，這里筆者給出自己的一點(diǎn)淺見(jiàn)。

試驗(yàn)與航空工藝仿真系統(tǒng)是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系痢虹。航空工藝仿真系統(tǒng)不能替代全都的試驗(yàn)被去，這是由航空藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展決定的。航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展必須依靠試驗(yàn)來(lái)為萁提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)世分，包括固定的邊界條件等编振。試驗(yàn)也不能替代航空工藝仿真系統(tǒng)，這也是由航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展決定的臭埋。航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)就是要解決試驗(yàn)成本高，周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)臀玄。在整個(gè)航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中瓢阴，兩者不是誰(shuí)替代誰(shuí)的關(guān)系，而是相互促進(jìn)盹躬、相互發(fā)展的關(guān)系狐兴。

航空工藝仿真系統(tǒng)（虛擬制造系統(tǒng)）的典型架構(gòu)

發(fā)展航空工藝仿真系統(tǒng)的建議

筆者從事數(shù)字化工程數(shù)年，有感于航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展恐程，所以針對(duì)航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展提出自己的幾點(diǎn)建議伦捐。

1.航空工藝仿真系統(tǒng)發(fā)展的首要因素是人才

航空工藝仿真系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的學(xué)科，處于交叉學(xué)科的前沿皿理，對(duì)于人才的要求較高孟庵；目前同行業(yè)單一軟件應(yīng)用效果參茇不齊的主要原因就在于此近窟。如何構(gòu)造一個(gè)良好的尊重人才、鼓勵(lì)創(chuàng)新的環(huán)境是航空工藝仿真系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)补蠢。如何解決人才外流伦颊、軟件應(yīng)用斷檔的問(wèn)題是航空工藝仿真系統(tǒng)的首要問(wèn)題。

2.航空工藝仿真系統(tǒng)發(fā)展的有效模式是以點(diǎn)帶面姜架，階梯推進(jìn)

航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展青弃，我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該首先針對(duì)工藝特點(diǎn)在典型單位進(jìn)行典型工藝的仿真應(yīng)用，并把應(yīng)用好的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行大面積推廣隙譬，這樣既能避免盲目嘗試的風(fēng)險(xiǎn)卖氨，也能有效地進(jìn)行更多的嘗試；根據(jù)各個(gè)單位的應(yīng)用水平進(jìn)行定性-半定量-定量的階梯推進(jìn)负懦。

3.航空工藝仿羹系統(tǒng)的發(fā)展必然要經(jīng)歷定性—半定量—定量的過(guò)程

任何一個(gè)事物的發(fā)展都是量變到質(zhì)變的過(guò)程筒捺，由于航空工藝仿真系統(tǒng)的復(fù)雜性，工藝工程師在應(yīng)用過(guò)程必然要經(jīng)歷由陌生到熟練應(yīng)用的過(guò)成密似，各種邊界條件和簡(jiǎn)化焙矛，也必然要經(jīng)歷錯(cuò)誤一正確一精確的過(guò)程，試驗(yàn)與工藝仿真系統(tǒng)結(jié)果也必然要經(jīng)歷試驗(yàn)驗(yàn)證工藝仿真系統(tǒng)残腌、推進(jìn)工藝仿真系統(tǒng)到工藝仿真系統(tǒng)推進(jìn)試驗(yàn)的過(guò)程村斟，所有這一切決定了航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展必然要經(jīng)歷定性-半定量-定量的過(guò)程。

4.航空工藝仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)是材料數(shù)據(jù)庫(kù)

材料是航空工藝發(fā)展的基礎(chǔ)抛猫，所以材料數(shù)據(jù)庫(kù)是航空工藝仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)蟆盹，根難想象，一個(gè)沒(méi)有正確材料性能的軟件可以將工藝過(guò)程計(jì)算無(wú)誤闺金。眾所周知逾滥，工藝仿真分析對(duì)于材料性能的要求比較嚴(yán)格，而目前我們的航空材料手冊(cè)中的數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足航空工藝仿真系統(tǒng)的需求败匹，各個(gè)單位雖然也測(cè)定了大量數(shù)據(jù)寨昙，但是數(shù)據(jù)存在共享性、正確性遂冰、完整性等諸多問(wèn)題殉扒，這要求我們必須建立統(tǒng)一、完善和共享的材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)则涎。

5.航空工藝仿真系統(tǒng)的發(fā)展必然要求建立標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流程定制

做過(guò)仿真分析的人都知道缕粗，對(duì)于同一部件應(yīng)用同一軟件，不同的人的分析結(jié)果會(huì)有所不同沈席。究其原因侧蜗，主要是他們每個(gè)人的網(wǎng)格劃分不同，邊界條件不同、載荷處理冪同杉朝、求解方法不同等赠戏，總之就是標(biāo)準(zhǔn)不同。流程不同拾撇。所以要達(dá)到航空工藝仿真系統(tǒng)的定量分析匙豹，必然要求對(duì)航空各個(gè)工藝仿真建立細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行詳細(xì)流程定制狂秦。

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