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用铝合金制备的整体壁板替代传统铆接方式装配的飞机结构,对于飞机的减重具有极好的应用前景。传统的整体壁板采用铣削加工而成,铣削后的整体壁板在成形过程中,其回弹极难控制。随着蠕变时效成形工艺的成熟,将该技术应用到整体壁板成形上,对提高其成形质量具有十分重要的意义。在现代飞机结构设计中,飞机上所使用的大量整体壁板构件逐渐变得日趋复杂。搅拌摩擦焊技术(FSW)是一种全新的加工工艺,通过控制焊接参数来制备高质量的整体焊接壁板,不仅减小了铣削加工带来的不必要的材料浪费,而且提高了整体壁板的结构效率。因此,深入开展基于FSW焊接的带筋壁板结构件的蠕变时效成形的研究,对带筋类零件的低成本制造具有十分重要的理论意义和应用价值。本文以2A12铝合金板料为研究对象,在CSS-3905试验机进行单向蠕变拉伸试验,确定材料的蠕变本构模型。并在ANSYS中建立数字模型,验证蠕变时效后的数字模拟结果与实验结果的一致性。结果发现,所建立的全新的本构方程能准确地描述板材的蠕变时效成形过程。实验研究与模拟计算分析结果表明,本文创建立的蠕变本构方程能准确地描述板料的应力应变关系。基于有限元软件ANSYS平台,利用本文创建的本构方程,设计数值算法并编制Fortran程序,分别创建了非焊接整体壁板和带焊接单元的整体壁板有限元模型,并比较了两种模型的异同。利用有限元方法对焊接壁板的蠕变时效成形回弹问题进行了深入研究,分析了不同蠕变时效参数(时间、温度、模具曲率半径等)对焊接整体壁板在回弹后成形质量的影响规律。为了验证焊接壁板蠕变时效成形有限元分析模型的可靠性,设计制作了T型搅拌摩擦焊焊接筋板的工装夹具,利用FSW方法制备了焊接整体壁板试样。并在不同时效条件下,将焊接件置于气压时效成形工装中进行蠕变时效成形试验。结果表明:数值模拟的焊接壁板时效成形回弹量与实验结果吻合度较高,因此可以认为,有限元模拟为时效成形模具的补偿量计算及模具的精确设计提供了一种有效的方法。本文的工作对2A12合金焊接壁板时效成形的工程应用具有一定的参考价值。