拉弯成形工艺能成形屈服比高的弯曲零件且加工精度高、回弹小,在航空、航天、武器装备、汽车等交通工具的构件制造中广泛应用。随着新材料的引入、新工艺的提出,以及高端装备大运力、低能耗和长寿命的要求不断提高,新形势下的拉弯成形面临以下难题:高性能材料,如高强铝锂合金和钛合金挤压型材室温变形抗力大、成形极限低,导致冷拉弯回弹大,成形过程型材极易断裂;新淬火态铝合金析出硬化,导致回弹随时效时间变化,成形质量不稳定;热拉弯成形能有效的攻克高强度材料冷拉弯成形难题,然而,其多场耦合机理和工艺控制方法有待研究。本文围绕挤压型材拉弯回弹预测与补偿难题,采用解析、模拟和试验相结合的方法,针对材料参数、工艺参数和温度条件的回弹影响,建立了拉弯回弹力学基础模型、加载过程有限元仿真模型、多场耦合的拉弯回弹预测模型以及多因素耦合的响应面模型,在此基础上,建立了回弹补偿算法,实现拉弯成形的回弹稳定控制。研究内容和创新性成果如下:1)从回弹产生的内因出发,针对型材材料性能、弯曲半径和截面尺寸多变的特点,提出了材料参数影响的型材拉弯回弹预测基础模型。首先,建立了应变、应变率、温度、时效时间相关的统一材料本构模型,用于表征材料应变硬化、时效硬化、应变率硬化和高温软化行为;然后,基于虚功原理,考虑截面中性层移动和摩擦影响,运用变分法求解截面位移函数,建立了型材拉弯回弹力学模型;最后,通过试验验证了模型的精度,在此基础上建立了材料性能和几何参数耦合的拉弯回弹响应面模型,显式的表达弹性模量、硬化指数、屈服强度、截面尺寸、弯曲半径和角度等参数耦合影响的回弹率变化规律。上述方法解决了新型铝锂合金型材拉弯回弹难以预测的难题,为工艺参数的影响建模和回弹补偿提供了基础模型。2)针对位移控制拉弯加载过程面临的材料、几何和边界条件非线性难题,提出了工艺参数影响的型材拉弯加载过程建模方法。首先,基于上述回弹预测基础模型,考虑预拉伸、弯曲和补拉伸三个阶段的加载过程,建立了位移控制拉弯回弹力学模型;然后,针对位移控制型材拉弯复杂加载过程,引入连接单元的夹钳轨迹建模方法,提出了一般引导线外形的轨迹算法,进而建立了位移控制拉弯的有限元模型,仿真回弹;最后,针对新型铝锂合金和铝合金型材拉弯成形试验对模型进行了验证,在此基础上建立了预拉应变、补拉应变和摩擦系数耦合的回弹响应面模型。上述方法改善了位移控制拉弯轨迹控制方法在成形模拟过程中截面畸变的问题,同时适用于一般引导线外形的拉弯回弹仿真。3)针对电热转台式拉弯过程面临的多工序、多场耦合复杂难题,提出了温度条件影响的电热拉弯多场耦合建模方法。首先,基于热力学和弹塑性力学原理,建立了电热拉弯回弹力学模型,揭示了型材电热拉弯多场耦合的回弹机理;然后,建立了电热拉弯成形的顺序耦合有限元模型,包括电热传导分析和热应力分析,仿真其温度分布和回弹变形。最后,通过Ti-6Al-4V钛合金电热拉弯成形试验对模型进行了验证,在此基础上,针对型材初始加热温度、补拉伸时间间隔和初始模具温度等重要影响参数,建立了工艺参数和温度条件多因素耦合的热拉弯回弹响应面模型。上述方法改善了电-热-力完全耦合模拟好耗时长,计算成本高的问题,同时保证了热拉弯回弹预测精度。4)针对材料参数、工艺参数和温度条件影响的拉弯回弹补偿难题,提出了多因素耦合影响的型材拉弯回弹补偿方法。首先,提出了型材拉弯三种断裂模式的极限解析模型和拉弯断裂仿真建模方法,预测极限弯曲半径,指导回弹补偿。然后,针对回弹的材料参数、工艺参数和温度条件的复杂影响,建立了拉弯回弹补偿算法和可补偿性分析方法,提出了工艺和温度补偿的回弹稳定控制方法。最后,针对铝合金型材拉弯的工程实例,进行模具回弹修正设计,试验验证了回弹补偿方法。上述方法解决了新淬火拉弯回弹随时间变化的补偿问题,同时保证了补偿精度。全文以挤压型材拉弯成形为研究对象,成功解决了其回弹预测、回弹补偿与回弹稳定控制技术难题。研究成果应用于ARJ21和C919客机机身框缘类零件精确制造。