7B04铝合金带筋构件的蠕变时效变形行为研究

为研究弹性预加载范围内7B04T651铝合金带筋构件的蠕变时效变形规律,进行了140℃/20h的蠕变时效成形试验,分析弯曲半径、蒙皮厚度、筋条宽度和筋条高度对回弹率的影响。同时,运用建立的蠕变本构方程和有限元分析模型对蠕变时效成形过程进行仿真分析,计算得到不同条件下的回弹率。结果表明:蒙皮越厚、筋条越高,则回弹率越低;弯曲半径越大、筋条越宽,则回弹率越高。弯曲半径和筋条高度是影响回弹率的主要因素,有限元计算回弹率与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的准确性。     

7B04铝合金带筋构件蠕变时效成形数值模拟与试验

基于7B04铝合金165℃单轴拉伸蠕变试验数据,拟合得到时间硬化本构方程,利用有限元软件ABAQUS对带筋构件的蠕变时效成形过程进行数值模拟,分析筋条的变形规律,并进行验证试验和性能研究。结果表明:筋条的塑性变形有效减小蒙皮的回弹,和蠕变变形共同决定构件外形;数值模拟与试验结果吻合较好,构件95%外形区域的绝对偏差值≤0.50 mm;构件的筋条强度高于蒙皮强度,与无应力时效相比,构件的伸长率降低,电导率升高;应力松弛试样的性能和筋条的性能相近,可以进行等效表征。     

预塑性变形下7B04铝合金蠕变时效成形试验研究

采用有限元法对7B04-T651铝合金带筋试件进行了特征值屈曲分析,得到室温加载时的屈曲临界载荷;在临界载荷范围内进行了不同弯曲半径下160℃/20 h的蠕变时效成形试验,分析了预塑性变形对成形试件的外形轮廓和室温力学性能的影响。结果表明:预塑性变形虽能显著降低试件的回弹率,但较大的应变量会引起蠕变时效成形过程中筋条的失稳;成形试件的强度接近160℃/20 h人工时效状态,且随着预塑性变形量的增加有下降趋势,而同一试件筋条处的强度略高于蒙皮;伸长率和弹性模量整体上变化不大。     

2324铝合金蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。该成形方法适于成形可时效强化型合金的整体带筋和变厚度大曲率复杂外形和结构的整体壁板构件,被认为是下一代大型民用飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章根据蠕变试验数据,确定了2324铝合金蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS/Standard,通过编写蠕变子程序,对2324铝合金板单曲率弯曲、蠕变和回弹进行了有限元分析。     

7475铝合金网格筋条壁板蠕变成形的试验和数值模拟

在热压罐条件下进行了7475铝合金单曲率网格筋条壁板的蠕变成形试验,使用三坐标测量法获得了成形壁板在不同横截面上的曲率半径,并对壁板蠕变成形后的回弹分布规律进行了分析.之后通过蠕变拉伸试验,得到了材料在成形试验条件下的蠕变本构模型参数,通过用户子程序补充到ABAQUS有限元模型中,并模拟分析了该壁板在真空热压加载-蠕变-卸载过程中的应力应变规律,模型对壁板回弹量的预测与试验结果吻合良好,误差小于4％.     

整体壁板增量压弯过程应力应变模拟

整体壁板结构特点为蒙皮和纵横交错的加强筋为一整体,将机械加工后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大的难度。本文采用MARC有限元软件分析了整体壁板成形过程中应力应变变化情况。研究表明:整体壁板成形过程中,筋条处的应力状态最为恶劣,筋条与蒙皮过渡区处于三向拉应力状态,同时有剪切塑性应变发生,容易导致该处开裂,对于高筋条来说,还容易导致失稳现象发生;筋条的塑性变形既有凸模下压导致的塑性变形,又有蒙皮回弹导致的塑性变形;塑性变形区主要集中于筋部,蒙皮几乎不发生塑性变形;成形后的壁板将保留较大的残余应力,该应力主要是由蒙皮弹性回复所引起。     

筋板类LY12铝合金零件蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术对于航空航天器件中大型复杂整体壁板类零件的制造具有独特优势,被认为是大型飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章利用自行设计的工装,经试验确定了LY12铝合金的最佳蠕变时效成形温度;通过蠕变拉伸试验,得出LY12铝合金材料在最佳温度下的蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS分析了筋板类LY12铝合金零件的弯曲蠕变过程及回弹效应。     

整体壁板时效成形模具回弹补偿的工艺研究

时效成形是解决整体高筋壁板成形、提高零件制造精度和使用寿命的有效工艺方法,但由于具有回弹量大,且模具型面难以确定和修正的特点,限制了其在国内工程化的应用。该文针对小曲率、小变形整体壁板的时效成形,通过时效成形基础试验,研究其回弹规律,并应用几何补偿算法,进行模具型面的回弹补偿计算。实验验证表明,零件外形曲面误差小于1mm,筋条处的误差小于0.5mm,证明该回弹规律及补偿算法具有有效性和准确性。     

整体壁板压弯成形中性层及回弹解析

针对压弯成形制造带筋尤其高筋,整体壁板工艺仍然依赖工人的实际经验、缺乏科学理论指导的现状,开展对铝合金带筋整体壁板压弯成形过程变形机理深入的力学分析。对筋条在内弧的对称、非对称形状截面的结构特征,利用解析法得到了压弯过程中弯曲中性层的平移量和转动量,并通过有限元模拟进行验证;建立了回弹的计算模型,得出上模下压量与回弹量的关系表达式,并与有限元模拟和实验进行了对比验证。     

2524铝合金蠕变时效本构建模及回弹仿真（英文）

研究2524铝合金板材蠕变时效过程中的本构建模及回弹仿真。在180~200℃、140~210 MPa和16 h条件下,对2524铝合金进行一系列的蠕变时效实验。基于这些实验数据建立能够很好地描述合金蠕变时效行为的材料本构模型。通过将本构模型嵌入到有限元软件MSC.MARC的子程序中,分析沿板材厚度分布的内应力对回弹的影响。仿真结果表明:仅考虑拉应力时,板材回弹量为61.12%,而同时考虑拉应力和压应力时,回弹量为65.93%。另外,对2524铝合金板材进行蠕变时效成形实验。成形板材回弹量为68.2%,其值更接近65.93%。这表明仿真分析时同时考虑板材厚度方向的拉压内应力更能准确预测构件的回弹量,这样得到的仿真结果更符合实验结果。     

2124铝合金双曲率蠕变时效成形试验与回弹

基于3种单曲率和双曲率模具,以2124铝合金为研究对象,选取4种不同温度的峰值时效制度进行一系列蠕变时效成形试验,并测量了各试验条件下的回弹率。结果表明,时效制度对于回弹率的影响非常明显,此外回弹率还与材料所受的应力状态相关,当两种条件均达到最佳耦合效果时,板材的回弹率最小;双曲率弯曲成形试样在两个方向上的回弹率存在明显差异,但由于相互之间的协调作用,使得两个方向上的曲率变化规律能够保持一致,并对各方向上的回弹产生一定的限制作用。     

基于时效校形的TB5合金蠕变本构模型建立

对TB5钛合金进行在室温下V形弯曲回弹试验表明,该合金冷成形时回弹量很大。基于该合金成形后需要进行时效热处理,可采用时效校形方法提高成形精度。为描述TB5钛合金在时效校形过程中的变形行为,进行了不同应力条件下的蠕变试验,结果表明,时间硬化蠕变本构模型能较好地描述TB5钛合金在蠕变试验条件范围内的蠕变变形行为。采用非线性最小二乘法对试验数据进行拟合,得到了该时效温度下的蠕变本构方程中的材料参数。     

基于粘弹塑性模型的时效成形仿真

为描述时效成形过程中的弹性、塑性和粘性变形,采用粘弹塑性本构模型进行时效成形有限元仿真。通过推导增量形式的本构方程,将粘弹塑性模型应用于有限元软件ABAQUS。通过反分析的方法确定铝合金2124T851的粘性系数,并且将仿真结果与试验结果进行对比,检验了本构方程和材料参数的有效性。运用有限元仿真,研究了预热对时效成形回弹的影响和在特定工艺条件下时效成形中粘性变形和塑性变形所占的比例。     

塑性变形对铝合金弹性模量的影响

回弹是影响弯曲件精度的主要障碍 ,而弹性模量是影响回弹的重要因素之一。一般工程应用中都把弹性模量作为常数 ,而实际上弹性模量随塑性变形的进展在不断发生变化。为了准确把握弹性模量值在塑性变形过程中的变化规律 ,针对应用广泛的铝合金材料 ,采用静力学实验方法 ,对常用的退火LY12及退火LF2 1铝合金的弹性模量在塑性变形中的变化情况进行了实验研究。得到了弹性模量值随塑性变形程度及加载方式变化的规律 ,并分别归纳为数学模型。     

铝合金7075蠕变时效成形回弹规律

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金7075为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,进行的工艺试验验证结果表明,运用该回归方程可以对蠕变时效成形后零件的回弹率进行预测。     

Creep age forming of 2124 aluminum alloy with single/double curvature

In order to investigate the springback rules, the variation characteristics of physical property and microstructure in bending creep age forming process, a series of creep forming tests of 2124 aluminum alloy were conducted based on three kinds of single and double curvature forming tools. The results show that the spingback rate would be the minimum under the optimal coupling conditions among the temperature, aging time and internal stress state of material. Difference exists in the two directions of the formed sample with double curvature, but the curvature variation keeps the same. Yield strength, ultimate tensile strength and fracture toughness of the double curvature formed sample appear to be higher than those of the single curvature formed sample under the same aging condition, but the elongation and the anisotropy are opposite.     

2124铝合金时效成形回弹预测

为预测2124铝合金时效成形的回弹量,对时效成形过程进行了理论分析,提出了通过应力松弛量计算时效成形回弹的方法。进行了单向应力松弛试验,得到2124铝合金应力松弛行为的数学表达式,推导出回弹后零件半径的计算公式,并通过实验证明其有效。运用得到的公式研究了弯曲半径、零件厚度和时效时间对回弹量的影响,得到了相应的变化规律和回弹量的下限值,并且给出时效成形回弹成因的解释,并提出材料的应力松弛极限是时效成形回弹的成因之一。     

不同时效态7050铝合金时效成形中析出相对应力松弛行为的影响

铝合金时效成形方法结合了合金的蠕变松弛和析出强化作用,作为一种先进的整体壁板制造技术倍受航空制造业青睐。7xxx系铝合金在时效成形过程中的应力松弛行为受到合金内析出相与位错蠕变交互作用的影响从而制约着成形后零件质量与性能。本文采用设计的应力松弛试验研究了不同时效态(固溶态,欠时效态和峰时效态)7050铝合金内析出相对时效成形过程中应力松弛行为的影响,并通过位错热激活动力学参数计算和显微组织表征分析析出相与位错运动的交互作用。结果表明时效成形过程中析出相对位错热激活运动有明显地阻碍作用,因此含有不同尺度析出相铝合金的应力松弛行为表现不同,随着析出相尺度的增加合金应力松弛速率减缓,应力松弛极限增大。不同时效态7050铝合金位错激活体积计算和显微组织表征结果都证明了应力松弛过程中析出相增大对位错运动的阻碍作用也越显著。峰时效态7050铝合金的位错激活体积最大,时效成形后塑性应变的转化率最低。此外,时效成形过程中,7050铝合金内析出相对位错热激活的阻碍作用引起了槛应力现象,且随着析出相的增大槛应力也逐渐增大。     

某铝合金汽车发动机罩外板冲压成形工艺

针对铝合金材料弹性模量小、在室温条件下的冲压成形性能较差的问题,以铝合金汽车发动机罩外板为例,基于Autoform软件平台分析其冲压成形过程,通过优化型面结构改进零件的成形质量,研究了冲压工艺参数对零件减薄率和回弹的影响规律。结果表明:当采用小的压边力时,板料的减薄较小;在一定范围内,随着压边力的增大,零件的回弹有所减小。最终通过对模具进行型面补偿并结合适当的工艺参数调整,有效地减小了零件回弹。基于结果进行了发动机罩外板的冲压试验,通过模具调试使制件达到生产要求。     

车用铝合金板材回弹规律研究

在车用铝合金材料的成形加工过程中,回弹是主要的成形缺陷之一并且较难控制。本文对车用6061铝合金板材进行了室温拉伸试验获得其应力-应变曲线并建立改进的Johnson-Cook本构模型。该模型被应用于V形弯曲试验的有限元仿真中,研究不同各向异性屈服准则对板料回弹预测精度的影响,仿真结果表明应用YLD2000-2d屈服准则时其预测精度较高,同时也验证了该模型用于回弹分析的有效性。进一步探究不同因素如变形程度,冲压速度,摩擦条件,压边力等对铝合金板材回弹行为的影响规律,并应用于铝合金发罩内板的冲压成形过程,能够有效减小工件的回弹。