复杂曲率铝合金2b06零件液压胀形过程及失效控制研究

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1、学校代码10530学号201510131313分类号TB35密级公开硕士学位论文复杂曲率铝合金2B06零件液压胀形过程及失效控制研究学位申请人王亚楠指导教师周刚研究员学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向材料测控技术与装备二零一八年六月Researchonthehydraulicbulgingprocessandfailurecontrolofcomplexcurvaturepartsbasedonaluminumalloy2B06CandidateYananWangSupervisorProfessorGangZhouCollegeScho

2、olofMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialControlTechnologyandEquipmentSpecializationMaterialsScienceandEngineeringDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018摘要摘要航空航天、汽车产品主要通过结构优化设计、采用新型材料和新型成形工艺实现其轻量化的要求。铝合金作为轻质材料，在航空领域的应用最多，但是铝合金在室温下的成形性能较差，并且航空件的质量精度要求

3、非常高，传统成形工艺无法满足这些要求，在这个背景下板材充液成形技术得到了越来越多的应用。铝合金航空结构件大多具有复杂曲面，其中局部小圆角特征在成形过程容易发生破裂、贴模差等失效，限制了先进充液成形技术的应用，因此本文基于铝合金2B06研究复杂曲率零件的小圆角充液成形过程，通过工艺参数优化控制小圆角成形过程中的失效。首先确定小圆角充液成形过程中的影响因素：摩擦系数、压边力、自由胀高度、液室压力等。选择了几种不同的润滑介质；给出成形过程中压边力的计算、液压与圆角半径关系的计算；设置了不同的自由胀高度；并将模具型面设计为具有中心小圆角特征、大曲率特征及底部尖角特征的

4、复杂曲面，以方便研究小特征在液压成形过程中的自由填充过程。利用DYNAFORM/LS-DYNA软件对复杂曲率零件充液成形过程进行数值模拟研究，通过最大自由胀高度的破裂实验确定液室压力，分析了不同自由胀高度下零件的壁厚及应力分布规律；同时分析了不同自由胀高度下零件各特征的贴模度分布；另外研究了大曲率特征的回弹规律及液压对小特征圆角的变形影响。通过数值模拟与实验的方法进行不同摩擦系数、压边力、自由胀高度下板材液压胀形的破裂实验，研究了不同工艺参数对零件成形极限和板材极限圆角半径的影响；分析了不同工艺参数下材料各部分的流动特点；同时分析了零件各特征随液压变化的变形规

5、律。设计了一套模具，可以实现不同自由胀高度的调节。进行板材液压胀形实验，得到零件在不同工艺条件下的贴模度分布规律和壁厚分布规律，验证了模拟结果的正确性。根据模拟结果设置优化后的工艺参数，成形出表面质量好、局部圆角半径小的零件，通过工艺参数优化控制了小圆角破裂、贴模差等失效。关键词：板材充液成形；自由胀高度；贴模度；失效控制IAbstractAbstractAerospaceandautomobileproductsmainlymeettherequirementsoflightweightingthroughstructuraloptimization,ado

6、ptionofnewmaterialsandnewformingprocesses.Aluminumalloysarelightweightmaterialsandhavethemostapplicationsinaviation.However,theformingperformanceofaluminumalloyispooratroomtemperature,andtheprecisionrequirementsofaerospacepartsareveryhigh,thetraditionalformingprocesscannotmeettheser

7、equirements.Therefore,sheethydroforminghasbeenappliedmoreandmoreintheaviationfield.Thealuminumalloyaerospacepartsmostlyhavecomplexcurvedsurfaces,inwhichthelocalsmallfilletfeaturesarepronetoruptureandpoormoldmatchingduringtheformingprocess,whichlimitstheapplicationofadvancedhydroform

8、ingtechniques.There