航空发动机种类多、形状大小各异,传统的示教编程刚性螺栓拧紧方法因其效率慢、安全性差、编程门槛高等缺点,不再适用于中小批量多类型的发动机螺栓拧紧工作。提出一种基于数字孪生的柔性拧紧发动机螺栓的方法,包括螺栓拧紧方案、螺栓拧紧过程数字孪生仿真、物理空间与数字空间一致性标定等。通过D-H参数法建立机器人运动学模型,进而对机器人进行运动学求解,通过五次多项式插值法对机器人进行轨迹规划。通过数字孪生仿真生成离线程序,利用一致性标定消除坐标偏差。分别利用离线编程与示教编程进行3组实验,结果显示:离线编程与示教编程均能完成航空发动机的螺栓拧紧工作,但基于数字孪生的柔性螺栓拧紧方法可以快速又柔性地拧紧航空发动机的螺栓。

在固体火箭发动机燃烧室和喷管对接装配过程中,为准确实时预测密封圈应力,以确保发动机的装配质量,提出了一种基于Kriging模型的密封圈对接装配应力预测方法。首先,分析装配工况,利用有限元分析方法计算出多种工况下密封圈的应力-应变;其次,使用生成对抗网络的方法扩大数据样本空间;之后,利用拉丁超立方抽样法选取一定数量的应力-应变数据构建Kriging模型;最后,根据定义的加点准则迭代优化Kriging模型,实现主动学习,由此得到密封圈应力预测的数字孪生模型。装配时,通过六自由度并联平台的力位传感器实时采集的信号数据,作为数字孪生预测模型的输入;通过实时读取模型输出,实现对接过程中的装配质量实时在线预测反馈。