课题来源于国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”课题“航空万吨级铝合金板张力拉伸机装备”(编号:2015ZX04005-011)及国家科技特派计划资助项目“12000吨航空用大型铝板张力拉伸机拉伸过程控制关键技术研究及应用”(编号:2009GJF10028)。万吨铝合金厚板张力拉伸机是生产高品质航空铝合金板材的关键设备,在拉伸过程中断带不可避免,巨大拉伸断裂力瞬时释放对设备的造成巨大冲击,开展拉伸断带机理和断带缓冲保护技术研究,是目前的热点问题。本文以某万吨铝合金厚板张力拉伸机为研究对象,对拉伸断带展开研究,为拉伸机的结构和断带缓冲装置设计提供理论基础,具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要研究内容如下:(1)介绍万吨级铝合金厚板张力拉伸机的工作原理和结构形式,利用有限元技术对其极限工况下的强度和刚度进行分析,验证万吨张力拉伸机结构设计的合理性。(2)根据万吨铝合金厚板张力拉伸机各部件之间的连接关系,定义铝合金板材与钳口的摩擦接触、钳口与拉伸机机架的接触关系,建立考虑铝合金板材厚度、材料缺陷和淬火残余应力的万吨张力拉伸机拉伸断带分析模型。(3)考虑万吨张力拉伸机的钳口部件与铝合金板材耦合关系,模拟铝合金板材拉伸断带时对钳口部件的冲击,得到断带时钳口、弹性螺栓以及拉伸机机架的冲击力的变化规律。分析万吨张力拉伸机机架等关键零部件在断带冲击力作用下的应力、应变,从理论上验证万吨张力拉伸机结构、缓冲装置设计的合理性。(4)研究材料缺陷对拉伸机断带冲击的影响,得到不同厚度铝合金板在最佳拉伸率下断带的初始孔洞体积分数,计算材料的临界缺陷尺寸,为拉伸前的无损检测提供理论依据。考虑淬火残余应力的影响,将淬火残余应力导入铝合金厚板拉伸断带模型中,分析淬火残余应力对铝合金板材拉伸过程中应力强度因子的影响,揭示裂纹扩展时应力强度因子的变化规律。(5)对常用板材、最宽板材、最大钳口负载系数、最厚板材以及拉伸断带等五种不同工况下万吨铝合金板张力拉伸机进行现场拉伸测试研究,与有限元分析结果进行对比,验证拉伸机拉伸断带分析模型的正确性。