TC4复杂盒形件超塑胀形加载曲线优化控制

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1、第42卷第1期2010年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&Astronauticsv01．42No．1Feb．2010TC4复杂盒形件超塑胀形加载曲线优化控制黄锐(成都飞机工业有限责任公司，成都，610092)摘要：改进了商用有限元软件MARC的默认加载算法，超塑成形过程中改进的加裁算法控制零件上应变速率最高的20个单元的平均值。对复杂形状的TC4盒形件超塑性成形过程进行了有限元模拟，获得了优化的压力P一时间t加裁曲线和超塑成形零件的壁厚分布。根据加栽曲线，进行了超塑成形实

2、验，结果表明：模拟值与实验值吻合良好，且优化的加载曲线改善了成彤零件的壁犀均匀性。关键词：超塑成形；加载算法；加载曲线；有限元模拟中图分类号：TB303；TGl4}V25文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)01—0103—04OptimizationofPressureCycleforSuperplasticFormingofComplexTC4Box-ShapedPartHuangRui(ChengduAircraftCompany，Chengdu，610092，China)Abstract：Thedefaultpress

3、urecontrolalgorithmforcommercialsoftwareMARCisimproved．Theim—provedalgorithmcanlimitthedeformationratebasedontheaveragestrainrateoftheelementswiththe20higheststrainratesinsuperplasticforming．Pressurecyclesareobtainedandthefiniteelementanaly—sisisperformedforacomplexTC4box-s

4、hapedpart．ThecomplexTC4box-shapedpartsaremanufac—tured．Thepredictedprofileisinagreementwiththatofthestrainratecontrolalgorithmandthemea—suredthicknessdistribution．Thus，thebetterthicknessdistributionuniformityoftheformedpartisim—provedonthemodifiedpressurecycle．Keywords：supe

5、rplasticforming；pressure—controlalgorithm；pressurecycle；finiteelementsimulation超塑成形是制造难变形材料复杂零部件的一种有效精密成形技术，它可以大幅度减轻构件重量和降低制造成本。在简单凹模胀形中，压边圈下的材料不能向模腔补料，模腔内材料的变形依赖于板厚变薄。对复杂深腔类零件，成形过程中板料各点的应力状态均不相同且随时间变化，导致成形件壁厚均匀性差。改善壁厚均匀性是超塑成形研究的重要内容之一。目前，改善壁厚均匀性实用的超塑成形技术主要有正反胀形法、动模成形法等。传统的

6、超塑成形是在简单力学分析的基础上，依靠经验，反复试错，浪费人力物力。对某种结构件适用的成形参数，并不能保证其最优。有限元模拟已成为分析集物理非线性、几何非线性与边界非线性于一体的超塑成形问题不可替代的工具[1≈]。保证超塑成形过程在最佳应变速率下进行是获得壁厚比较均匀零件的先决条件，因此超塑成形必须采用特定的气压加载算法。它不仅影响成形效率，还影响成形质量。有关加载算法的探索是超塑成形研究的重点之一，并已取得了较明显的进展[3巧]。有限元软件MARC2003默认的加载算法是以最佳应变速率对应的流动应力与某时刻计算获得的所有单元平均流动应力的比

7、值去调节下一步的成形气压哺]。但是，已经贴模单元的应变速率很收稿日期：2009—01—15；修订日期：2009—09—09作者简介：黄锐，男，高级工程师，1966年4月生，E—mail：cdyaog@sina．com。104南京航空航天大学学报第42卷低甚至为零，该加载算法将使实际应变速率高于最佳值，这将影响成形件的质量。Murali等口3改进了MARC软件的加载算法，进行了A15083汽车裙板超塑成形模拟。郑政‘8]改进了MARC2003的加载算法，摒弃了零件上应变速率最高的5％的单元，取余下单元中应变速率前20％单元的平均值。利用软件MA

8、RC2003，本文对TC4复杂盒形件的成形过程进行模拟。调用作者改进的加载算法子程序，跟踪零件变形集中部位的应变速率来调整成形过程的应变速率，使之尽可能在最佳应变速