二次喷丸诱导应力及变形工程预测方法

为建立二次喷丸的等效分析方法,在单次喷丸诱导应力及饱和度已知的情况下,进行金属零件二次喷丸的诱导应力和变形的工程预测.以单次喷丸的饱和度曲线为分析基础,讨论了二次喷丸饱和度与喷丸时间的变化规律.用正弦函数的形式表达喷丸诱导应力,并建立了零件的平均诱导应力和饱和度之间的关系.结果表明:针对弹丸尺寸不同的二次喷丸过程,进行了基于多弹丸随机喷丸技术的有限元仿真,得到的喷丸诱导应力与理论结果相差5％左右;针对喷丸压力不同的二次喷丸过程,使用标准阿尔门试片进行了喷丸试验,试片变形与理论结果相差3％左右.仿真和试验结果均表明提出的预测方法有效、准确,可较好地预测二次喷丸后零件的残余应力和变形.     

加载路径对铝合金航空复杂薄壁构件主动式充液成形性能的影响

针对目前航空用铝合金复杂薄壁构件充液成形难度大的技术瓶颈,采用非线性有限元软件DYNAFORM对不同加载方式下的某铝合金大尺寸加强框零件的充液成形过程进行了数值仿真,其中液力加载路径包括线性加载、三角波脉动加载、梯形波脉动加载。采用单一变量控制法,重点分析了在脉动加载条件下振幅、频率以及波形等关键参数对零件成形性能的影响规律,并选取最优工艺参数进行了实验验证。结果表明,线性加载路径下零件开裂几率较大,成形困难,而脉动加载路径下零件成形性显著提高且易于贴模,采用梯形波脉动加载时,由于存在保压过程,成形后零件壁厚更加均匀,减薄率最小。此外,当振幅为4 MPa、频率为0. 3 Hz时,壁厚及减薄率的控制效果最好。最终获得的实际零件的成形质量优异,满足工程生产要求。     

挤压型材压制成形回弹预测与补偿研究

航空挤压型材的压制成形工艺是一种重要的飞机钣金成形工艺方法,由于压制成形过程存在回弹现象,科学准确地预测回弹补偿值对于提高产品质量具有重要的意义.为了有效预测航空挤压型材压制成形工艺过程产生的回弹,利用ABAQUS软件建立了一种挤压型材零件压制成形工艺过程的有限元仿真建模方法,利用预定义场模型研究了成形过程的回弹仿真技术并通过工艺试验进行了验证.该方法对于其他种类的航空钣金零件的成形仿真及回弹预测研究也具有积极的参考意义.     

多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形工艺

为研究多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形过程中成形气压加载速度对零件成形效果的影响，利用MARC有限元软件对TC4钛合金板材在应变速率为2×10^-3 s^-1条件下进行了超塑性胀形模拟，获得了气压-时间加载曲线。基于该曲线设计了3种不同成形气压加载速度曲线，并分别进行了超塑性胀形试验。试验结果表明，在3种不同成形气压加载速度条件下，气压加载速度越慢，零件成形效果越好。零件各个位置壁厚变化均匀且实际壁厚减薄趋势与模拟得到的壁厚减薄趋势大致相符，零件实际最大壁厚减薄率约为25%,满足零件使用要求。成形后的零件各变形区域的晶粒形状变化不大且均为等轴晶粒，晶粒尺寸随着板材形变量的增大而减小。     

TC4-ELI合金高温拉伸性能研究

采用的TC4ELI合金是一种新型损伤容限钛合金。对该合金板材在550～700℃进行单向热拉伸实验。通过高温拉伸实验测得该合金的性能参数。最终得到了该材料的真应力-真应变曲线、塑性性能、微观组织等。实验结果可为TC4ELI合金在该温度范围内的热塑性成形提供理论基础。     

时效制度对2195铝锂合金组织和力学性能的影响

采用硬度测试、拉伸实验和透射电镜等方法分析不同时效制度下2195铝锂合金组织与力学性能的变化。结果表明,单级时效的峰时效制度为160℃ × 56h和 190℃ × 16h,峰值抗拉强度分别为565MPa、541MPa,延伸率分别为6.3%和7.1%。双级峰时效190℃ × 4h + 160℃ × 32h的抗拉强度和延伸率均优于单级峰时效,分别为588MPa和13.5%。双级时效合金基体中细长T₁相及密集区对强度提升有重要作用,较窄的晶界无沉淀析出带和晶内胞状区域是合金塑性显著改善的主要因素。采用190℃ × 4h + 160℃ × 32h的双级时效制度可获得比单级时效更优异的综合力学性能。     

背压对5083铝合金超塑胀形性能的影响

通过三组对比试验分析了背压对于5083铝合金锥形件成形性能的影响。实验结果表明,背压可以有效提高材料的成形极限;而在极限状态下,背压胀形的应变也大于无背压时材料的应变。同时,实验发现,3MPa背压下材料的成形性能要好于1.5MPa背压下材料的成形性能。     

航空弓形结构框喷丸强化变形计算及工艺规范建立

目的研究航空弓形结构框喷丸强化变形的力学理论、有限元模拟的预测方法,建立喷丸强化工艺规范,为国内航空工业中的喷丸工艺提供一定指导。方法首先利用有限元软件ABAQUS进行若干组不同喷丸速度的随机弹丸撞击模拟,创建与喷丸平均速度相关的喷丸诱导应力数据库,在此基础上,进行弓形结构框喷丸强化变形的理论预测和有限元仿真。在ABAQUS环境下开发一个快速模拟不同喷丸参数下弓形结构框喷丸强化变形的插件,实现各种不同类型的弓形结构框的自动前处理以及理论解和仿真解的给出。在以上研究的基础上,发展一套快速确定各类弓形结构框喷丸强化参数的工艺规范。结果针对某型号弓形结构框,在相同的喷丸参数下,理论计算的最大变形量为1.25 mm,有限元计算的最大变形量为1.13 mm,实验结果为1.8mm。结合计算预测和工艺规范,确定了喷丸矫形区域及参数,最终弓形结构框的变形为0.15 mm,满足精度要求,验证了计算预测与规范的有效性。结论分析认为,建立的理论预测方法和有限元方法可以快速准确地预测弓形结构框喷丸强化变形结果。本研究对于国内航空工业中弓形结构框喷丸强化变形的快速仿真以及理论预测具有较大的工程价值。     

TC4多层板结构超塑成形/扩散焊接工艺研究

利用先扩散焊接后超塑成形的方法,对TC4钛合金三层板结构件进行加工。采用有限元分析软件MARC对TC4钛合金三层板的成形过程进行优化,获得最佳的应力加载路径,对压力及壁厚均匀性进行预测,并与实验的成形件进行对比分析。结果表明,TC4钛合金三层板结构的厚度分布率与有限元模拟结果大致相符,减薄率最大处达32%,实验前后微观组织变化很大。     

飞机蒙皮拉形机模具快速更换系统设计

针对飞机蒙皮拉形生产中模具更换耗时久、自动化程度低以及拉形设备频繁停机等待等缺点,设计了一种基于"双工位"思想的模具快速更换系统。该模具快速更换系统将模具更换工作移至准备区内进行,在模具更换期间可以同步进行其他批次蒙皮零件的拉形工作。该系统具有结构简单、模具更换快捷、自动化程度高等优点,显著提高了蒙皮拉形生产的工作效率。针对移动工作台顶升过程中存在的偏载问题,设计了一种基于PWM控制的液压同步顶升系统。利用AMESim软件建立了液压同步顶升系统的仿真模型,仿真结果表明,该液压同步顶升系统的同步控制精度高于预期设计目标,满足了移动工作台顶升过程中的位移同步控制要求。