7075铝合金高筋壁板时效成形研究及有限元模拟

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lake_zhong
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在航空航天制造领域中,整体高筋壁板因其优异的轻量化结构特点取代传统的铆接方式具备良好的应用前景。而经过加工而成的整体高筋壁板因其复杂的结构,运用传统成形工艺对成形效果比较难以控制,蠕变时效成形技术(CAF)作为一种全新的成形工艺,对大型整体高筋壁板成形具有明显的优势。但是,运用蠕变时效工艺对高筋壁板进行成形,它的成形将会受到时效工艺参数与高筋壁板结构参数的共同影响。所以研究高筋壁板结构件在蠕变时效下的成形过程,总结出高筋壁板在蠕变时效下的成形规律就显得很有必要,继而能为高筋类零件的低成本生产制造提供一定的理论基础和实际指导。本文以7075铝合金高筋壁板典型结构件为研究对象,首先,针对高筋壁板的结构特点设计了导柱式工装模具,利用DK7650慢走丝线切割机床制备了7075铝合金高筋壁板典型结构件;通过正交试验研究时效时间、时效温度、筋条高度以及筋条厚度对工件成形质量的影响,利用数学分析方法得出了时效与结构参数对7075高筋壁板时效成形回弹的影响程度;并通过试验研究得出主要影响因素时效时间、筋条高度、筋条厚度对工件成形回弹的规律,针对试验中工件出现的筋条失稳现象,研究得出了筋条高厚比H/t(筋条高度/筋条厚度)对工件失稳的规律。其次,对7075铝合金板材进行单轴拉伸试验,根据得出的试验数据,推导出基于时效强化模型的材料本构方程,把本构方程的拟合曲线与试验曲线对比分析,发现两者误差在试验允许范围之内,证明了本构模型的准确性;之后运用有限元软件ABAQUS平台,建立了7075铝合金高筋壁板蠕变时效成形有限元模型,并通过与试验数据对比验证了有限元模型的准确性。最后,利用已建立的7075铝合金高筋壁板蠕变时效成形有限元分析模型,对成形过程中影响工件回弹和失稳的其它因素进行进一步研究,通过模拟时效时间、加载压力、预加载模具半径、板材厚度以及板材宽度对工件成形回弹影响,得出了回弹率随各因素变化的影响规律,同时针对筋条在试验中出现的失稳现象,以最大侧向位移为筋条失稳的宏观表现,模拟了筋条高厚比H/t(筋条高度/筋条厚度)、工件宽厚比B/t(筋板宽度/筋条厚度)以及工件的相对厚度t/l(筋条厚度/弯曲支撑点间距)对工件失稳的影响,得出了筋条最大侧向位移随各比值变化的影响规律。
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