蠕变时效统一本构建模与成形模面回弹补偿

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1、万方数据中图分类号UDCTB3132硕士学位论文学校代码!Q§三三密级公五蠕变时效统一本构建模与成形模面回弹补偿Unifiedconstitutivemodellingoncreepagingand一SpnngbaCKmodltlCatlonottormmRtoolsurtacel’1●o一●^，’●^作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：许晓龙机械工程机械设计及理论机电工程学院湛利华教授论文答辩日期塑!旦箩!乡答辩委员会主席中南大学2014年5月1仑—允万方数据学位论文原创性声明JlI

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7、0Y2689000本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：当丛日期：j型生年』月上日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有

8、权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：三逊日期：塑!竺年上月』Ei导师签名』绌日期：丝!丝年』月』日万方数据蠕变时效统一本构建模与成形模面回弹补偿摘要：为了解决整体壁板成形难题，蠕变时效成形工艺应运而生。该技术是一种综合利用金属的蠕变、时效强化和应力松弛特性，使构件成形成性同步进行的新型成形方法。然而，构件经过蠕变时效成形

9、后均会发生较大的回弹，针对这一挑战，本文以2124铝合金为研究对象，建立了一套行之有效的解决方案，其中包括蠕变时效统一本构模型建立、时效成形过程有限元仿真分析、模具型面回弹补偿计算以及典型构件成形试验研究四个部分，具体内容与成果如下：(1)通过蠕变拉伸试验、力学性能测试及透射电子显微镜等试验研究，实现了2124铝合金在蠕变时效过程中的宏观蠕变行为与微观析出相演变过程的定量分析，揭示了2124铝合金的蠕变时效机制。(2)在系统分析蠕变时效过程中合金宏观蠕变与微观析出相演变交互作用的基础上，建立了一套适用于高强铝合金蠕变时

10、效统一本构模型；并采用粒子群算法优化本构模型中的材料常数，实现了2124铝合金蠕变与时效析出行为的回归分析，优化后的本构方程能较好的拟合试验数据。(3)使用Fortran语言对本构方程进行二次开发，并嵌入到有限元分析软件MSC．Marc中，对铝合金平板构件蠕变时效成形过程进行建模与仿真，系统分析了成形过程中构件应力应变、回弹以及微观析出相特征的变化规律；并通过成形试验验证了有限元模型的正确性。(4)提出了一种基于有限元分析结果的成形模具型面回弹加权补偿算法，对比分析了新算法与传统算法对模具型面补偿后的构件成形精度，发现

11、新算法不仅可以快速和精确得实现模具型面补偿，而且克服了传统算法随着补偿次数增加成形精度出现波动的缺陷；(5)以某典型航空航天壁板结构为对象，开展蠕变时效成形模具型面回弹补偿计算；基于分析得到的模具型面，设计并研制了卡板式蠕变时效成形模具，并通过壁板成形试验进一步证明了有限元仿真结果的正确性以及加权补偿算法的精确性。图75幅，表6个，参考文献91篇关键词：2124铝合金；蠕变时效成形；本构建模；有限元仿真；回弹补偿分类号：TB31万方数据Unifiedconstitutivemodellingoncreepagingan

12、dspringbackmodificationofformingtoolsurfaceAbstract：Creepageforming(CAF)technologywasdevelopedtosolvetheformingproblemofthelargeintegralpanel．Asarelativelynewmetalformingmethod，CAFisacombinedformingandaginghardeningprocessutilizingmetalliccreep，agingandstressrel

13、axationcharacteristic．However，somespringbackwillcentainlyoccurinthecomponentafteroneCAF．Accordingtothischallenge，thispaperestablishedasetofeffectivesolutionsusing2124