7075铝合金带筋板渐进蠕变时效成形回弹研究

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1、·武汉理工大学硕士学位论文摘要整体壁板是现代飞机上最重要的一类金属零件，既是构成飞机气动外形的重要组成部分，同时也是机翼、机身等的主要承力构件。蠕变时效成形是专门为成形整体壁板零件而开发的一项技术，即利用金属的蠕变特性，将成形与时效同步进行的一种成形方法。然而，由于传统的蠕变时效成形工艺所限，在高筋条及带有其他复杂内部结构的整体壁板成形过程中，筋条和其他内部结构因成形量过大而出现起皱、破裂等问题。为开发更优的整体壁板成形工艺，文中提出渐进蠕变时效成形的概念，并通过有限元数值模拟进行规律性探究。渐进蠕变时效成形是在传统的直接蠕变时效成形基础上，融入多点渐进成形的思想，将待成形件装夹在曲率

2、半径可逐渐减小的模具中进行分步成形，直至达到目标形状。通过少量多次成形可有效避免筋条及内部结构的损伤，且便于回弹补偿。文中最初通过多点压机模具来实现渐进蠕变时效成形，考虑到简化实验，便于规律研究，用尺寸阶梯变化的多个模具实现渐进蠕变时效成形。本文以可时效强化型7075铝合金带筋板为研究对象，基于有限元软件ABAQUS平台，利用软件自带的蠕变本构方程，创建渐进蠕变时效成形的有限元分析模型。分析模型中通过对各个阶段的成形件导出，重新与曲率半径减小的模具装配并继续蠕变时效，最终完成整个渐进蠕变时效过程。采用控制单一变量的方法，对成形件的回弹率和残余应力分析，系统得出不同工艺参数（渐进加载步次

3、、蠕变时效时间、温度、筋板厚度、筋条高度及弹性预弯曲半径）对渐进蠕变时效成形的影响规律，为带筋整体壁板的成形提供一些有益参考。对同一目标成形件用直接蠕变时效和渐进蠕变时效两种方式成形，详细分析两种工艺下的成形过程，通过对比成形过程中筋板的状态、成形后的回弹率以及残余应力，找出直接蠕变时效和渐进蠕变时效的成形特点。发现渐进蠕变时效成形中，筋条及腹板状态更佳，能有效避免直接蠕变时效中的失稳起皱问题，确保得到完好无损的成形件。关键词：渐进蠕变时效成形，带筋板，回弹率，残余应力，数值模拟I···万方数据···武汉理工大学硕士学位论文AbstractIntegralpanelisoneofthe

4、mostimportantpartsinmodernplane.Itisnotonly theimportantcomponentoftheaircraftaerodynamicshape,butalsothemainstrained componentofwingandfuselage.Creepageformingisatechnologydevelopedfor integralpanelforming.Itusesthecreepfeatureofmetaltocombinetheartificial agingandcreepforming.However,duetothed

5、rawbackoftraditionalagecreep formingprocess,someproblemsfoundduringtheformingofintegralpanelwithhigh ribsorothercomplexinternalstructures,suchaswrinkling,cracking,etc.Toresearchanddevelopbetterformingtechnologyforintegralpanel,the conceptofincrementalcreepageformingisproposedforthefirsttimeinthi

6、spaper. Theregularpatternisresearchedbyfiniteelementsimulation.Incrementalcreepage formingisdevelopedfromthetraditionaldirectcreepageformingbyabsorbingthe ideaofmulti-pointincrementalforming.Inincrementalcreepageforming,the stiffenedpanelisfixedintheradiusreduceddieinturn,withlessdeformationbut

7、moretimes,thestiffenedpanelformedfinally.Byforminglittleeverytime,theribs andinternalstructurecanavoiddamageeffective.Inaddition,itisconvenientto compensatethebringbanck.Theincrementalcreepageformingwasachievedby multi-point