航空发动机受损叶片逆向重构与激光熔覆技术研究
发布时间：2017-10-24 14:22
本文关键词：航空发动机受损叶片逆向重构与激光熔覆技术研究
【摘要】：航空发动机叶片长期工作在高温、高压的恶劣环境下,经常会出现各种各样的损伤。对受到损坏的叶片进行修复,是目前比较经济的做法。目前国内能够完成叶片修复的公司少之又少,因此,对航空发动机叶片的修复是亟待解决的技术问题,而受损叶片三维模型逆向重建是叶片修复的关键技术之一。本文提出一种不依赖于叶片原始模型的受损叶片数字化3D模型逆向重建方法。首先,对扫描获得的受损叶片点云进行去噪预处理,针对现行去噪算法存在的不同曲率扫描线点云去噪误判和漏判的问题,提出了一种自适应角度阈值去噪算法。其次,对不同损坏部位的叶片分别进行逆向建模,对于叶尖受损的叶片,基于灰色GM(1,1)叶型重构算法,提出了一种受损叶片数字化3D模型重建方法,通过重建其叶尖受损部位的叶型,提高了叶型放样建模的准确性;对于叶中受损的叶片,只需提取未受损部位叶型,而不需要重建受损部位的叶型,然后放样获得叶片的完整模型,如此,在保证建模精度要求的前提下,减少计算量,提高了叶片的建模效率;该受损叶片逆向建模方法,不依赖叶片原始设计模型,有效扩展了方法的适用范围。最后,对叶片重建模型进行了误差分析和流场分析,验证建模方法的可行性。结果表明,重建模型的精度可以达到叶片维修要求。将重建的受损叶片模型进行了3D打印试验,验证了模型的可应用性。将受损部位三维模型应用到了焊接修复中,完成了受损叶片激光熔覆修复实验,修复效果良好。
【关键词】：叶片 航空发动机 修复 逆向建模 叶型放样
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.6
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-9
- 第一章 绪论9-16
- 1.1 课题研究意义9-10
- 1.2 国内外研究现状10-14
- 1.2.1 叶片修复建模国内外研究现状10-13
- 1.2.2 扫描线点云去噪处理国内外研究现状13
- 1.2.3 叶片焊接维修国内外研究现状13-14
- 1.3 研究目标和论文内容14-16
- 1.3.1 研究目标14-15
- 1.3.2 研究具体内容15-16
- 第二章 点云数据预处理16-23
- 2.1 扫描线点云数据获取16
- 2.2 角度阈值滤波算法16-18
- 2.3 自适应滤波算法18-20
- 2.3.1 自适应邻域的求取18-19
- 2.3.2 潜在噪声点识别19
- 2.3.3 改进的角度阈值法19-20
- 2.3.4 完整算法描述20
- 2.4 方法应用对比20-21
- 2.5 本章小结21-23
- 第三章 叶片 3D模型逆向重建方法23-37
- 3.1 受损叶片简介23-24
- 3.2 叶型几何特征参数提取24-28
- 3.2.1 叶型几何特征参数介绍24-25
- 3.2.2 点云分割25-26
- 3.2.3 叶型中弧线提取26-28
- 3.2.4 叶型叶厚值提取28
- 3.3 叶尖受损叶片模型重建28-34
- 3.3.1 灰色系统理论介绍28-31
- 3.3.2 灰色GM(1,1)预测算法31-32
- 3.3.3 新的中弧线点云和厚度值生成32-33
- 3.3.4 受损部分叶型重构33-34
- 3.4 叶中受损叶片模型重建34-35
- 3.5 叶片 3D模型重建35
- 3.6 本章小结35-37
- 第四章 叶片逆向建模及模型应用37-55
- 4.1 叶片建模实例一37-46
- 4.1.1 预处理点云37-39
- 4.1.2 提取叶型几何特征参数39-40
- 4.1.3 叶片模型重建40-42
- 4.1.4 误差分析42-46
- 4.2 叶片建模实例二46-47
- 4.2.1 叶片模型重建46-47
- 4.2.2 误差分析47
- 4.3 叶片模型 3D打印试验47-49
- 4.4 叶片激光熔覆修复49-53
- 4.4.1 叶片分层切片49-50
- 4.4.2 加工路径规划50-52
- 4.4.3 焊接修复52-53
- 4.5 本章小结53-55
- 第五章 总结与展望55-57
- 5.1 本文总结55-56
- 5.2 后续工作展望56-57
- 致谢57-58
- 参考文献58-62
- 作者简介62
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