拉伸成形工艺成形精度高,在飞机蒙皮制造等领域广泛应用。传统方式拉伸成形中采用整体夹钳,施加在夹钳上的整体运动控制着板料变形,变形不能按最佳的方式进行,很难成形出合格的大曲率、复杂曲面件,容易出现不贴模、起皱和拉裂等缺陷。将整体夹钳离散为阵列排列的离散夹钳,根据模具型面计算出不同离散夹钳的加载载荷,通过控制各离散夹钳的加载轨迹使板料不同位置产生不同变形,从而获得高质量的曲面件。本文对离散加载拉伸成形工艺进行了摄动分析、加载轨迹优化、接触状态分析及成形缺陷研究,并在理论分析、数值模拟及实验验证等方面的主要研究内容和研究结果如下:离散加载拉伸成形过程中可以将板料划分为与模具接触的接触区和未与模具接触的自由区,随拉伸成形过程的进行,自由区不断转变为接触区。应用摄动法求解自由区变形时,将自由区变形视为均匀变形和摄动变形的叠加。在均匀拉伸基础上得到自由区位移增量、应变增量与应力增量,并建立了三者之间的关系。推导出应用位移增量表示的自由区平衡方程,从而求解出位移增量的三角级数解,再由拉伸成形边界条件确定级数解中的待定系数,得到自由区摄动变形的应变和应力理论公式。将均匀变形的应变-应力与摄动变形的应变增量-应力增量叠加,最终得到了自由区变形的理论应变和应力。拉伸成形横向曲率比较小的曲面件时,接触区变形与柱面成形只相差微小摄动量。采用摄动法求解接触区的变形时,将曲面件法向与横截面的夹角作为摄动角,建立了接触区应变增量形式的平衡方程,将摄动法求解的自由区变形状态作为边界条件,采用差分法求解接触区平衡方程,从而计算出接触区应变的数值解。最后,通过对典型曲面件离散加载拉伸成形的数值分析结果与摄动法求解的应变理论值进行对比,验证了计算结果的准确性。从空间几何角度来看,通过离散加载拉伸成形将由板料变成特定形状的三维曲面,理论上离散夹钳存在无数多种可能的加载轨迹。在众多加载轨迹中,寻求最优的加载轨迹是离散加载拉伸成形的关键。板料成形过程中可以由等效塑性应变来表示变形程度,使板料通过产生最小等效塑性应变成形为所需形状的曲面,提出了最小等效塑性应变准则,设计了优化轨迹离散加载拉伸成形工艺,并给出了各离散夹钳的加载位移和加载速度公式。采用Abaqus软件建立了传统方式和优化轨迹离散加载拉伸成形的有限元模型,对成形曲面的贴模程度和应力应变分布进行了对比分析,发现采用优化轨迹离散加载拉伸成形得到的曲面件,有效成形区能够与模具完全贴合,应力和应变分布也更加均匀,成形效果更佳。不同加载轨迹对拉伸成形曲面件的成形结果影响很大,本文对比分析了传统方式和优化轨迹离散加载拉伸成形中板料与模具之间的接触状态演变及其对曲面成形精度、起皱缺陷的影响。传统方式拉伸成形的球面件和鞍面件分别先与模具中心和边缘区域接触,并且球面件的接触区以近似椭圆形向板料末端扩展,鞍面件的接触区以近似弧形向中心区域扩展。球面件边缘区域难与模具贴合,导致形状误差较大;当横向压应力过大时,鞍面件容易产生起皱缺陷。球面件和鞍面件采用优化轨迹离散加载拉伸成形时,接触区以近似矩形状向板料末端扩展,板料变形稳定,获得了无成形缺陷、成形精度高的曲面件。为了更准确地分析离散加载拉伸成形过程中的断裂缺陷,提出了基于原始测量应力-应变数据的Marciniak-Kuczynski（M-K）模型,详细介绍了板料颈缩成形极限曲线（FLC）的理论预测方法。同时,由于铝合金断裂前无明显颈缩现象,提出了基于韧性断裂准则（DFC）预测板料断裂成形极限（FFLC）的方法:通过设计不同形状和尺寸的单向拉伸、平面应变和剪切试样,采用实验-模拟结合法标定DFC中的待定材料参数,并通过正交实验确定了最佳试样组合及理论计算的FFLC,对比分析了每个材料参数对应力三轴度-断裂应变曲线和FFLC的影响。最后,分析了拉伸成形曲面件应变集中区的主、次应变在FLC和FFLC中的分布,以此判断曲面件的断裂倾向。成形件的最大应变位于成形极限之上时,极易发生断裂;最大应变区的应变点位于成形极限之下时,不易发生断裂。