高强铝合金薄壁框架件具有强度高、质量轻等特点,在航空器结构件上有着广泛应用。薄壁件的制备和加工过程中会给零件内部带来大量的残余应力,使得零件存在尺寸不稳定的现象。本文采用了一种常用于黑色金属领域消减残余应力的工艺方法——振动时效(Vibration Stress Relief,VSR),选用7075铝合金薄壁构件为对象进行了表面残余应力释放及均化的实验探究,建立了有限元仿真模型,并从宏观、微观角度解释其机理。研究成果不仅对薄壁构件制备后的应力和形变调控有实际的工程应用价值,而且对其它方向的振动时效研究有着重要的参考意义。主要研究工作如下:1.建立了平台式振动时效的仿真模型运用ANSYS软件进行时效过程的仿真模拟,由模态分析得到振型与激振频率的关系,找到了共振区,确定实验参数。再经谐响应分析得到表面应力变化的特点,为后面均化应力实验方案的制定提供了思路。2.通过振动时效实验和位置交叠时效释放和均化了表面应力选用平台式VSR对框架件进行了时效实验,由XRD(X-ray Diffraction)应力分析后发现表面应力得到一定程度上的松弛,释放率范围为9%-33%,明显存在应力释放不均匀的现象。基于仿真结果,提出了位置交叠时效,结果表明:位置交叠时效在没有持续削减表面应力强度的情况下,有效地均化了表面应力,不均匀率最佳下降到1 0%。3.从宏观和微观方面揭示了振动时效作用机理本文基于包辛格效应和晶粒变形总结了振动时效消减残余应力的宏观和微观机理。同时EBSD(Electron Backscattered Diffraction)分析发现振动时效过程中晶粒得到细化,再结晶晶粒比例增加了 9%,材料的表面性能得到提高。通过形变和硬度分析后发现,振动时效在不破坏尺寸精度的前提下,表面显微硬度提高了 10%-17%。说明VSR工艺对构件改善材料表面特性有积极作用,能够起到稳定结构尺寸的作用。