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％.     

7075铝合金蠕变时效成形过程数值模拟

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。文章运用有限元对成形过程进行数值模拟,就成形过程中的应力应变分布、主要成形参数对回弹的影响进行分析,为实际工艺参数的确定及优化提供参考。     

整体壁板压弯成形中的筋条失稳预测(英文)

为实现对整体壁板压弯成形中筋条失稳的预测,基于能量法、弹塑性力学和数值解析提出压弯成形过程中筋条临界失稳载荷的求解方法。在设计的压弯模具上进行压弯失稳试验。结果表明,基于本文提出的方法所得的理论临界失稳载荷与试验结果吻合较好。采用本文所提出的方法可以对铝合金高筋整体壁板压弯成形中的筋条失稳问题进行合理地预测。     

整体壁板压弯成形筋条失稳预测与分析

为实现整体壁板压弯成形中筋条失稳的预测,以典型截面形状的I型筋条试件压弯失稳为例,对筋条边界条件作不同假设,建立3个不同的筋条失稳模型。基于能量法、弹塑性力学和数值解析,计算3个筋条失稳模型的临界失稳载荷,并与试验结果对比,确定最佳的筋条失稳模型。结果表明,视筋条对边为简支约束、底部为固支约束的失稳模型,其求得的失稳临界载荷与试验结果吻合较好。该失稳模型可以对高筋整体壁板压弯成形中的筋条失稳进行合理的预测。     

带筋铝合金壁板蠕变时效成形回弹行为试验

以可时效强化型7075铝合金带筋壁板为研究对象,开展蠕变时效成形试验,利用ATOS三维光学扫描仪对成形试件进行测量,计算出该铝合金带筋壁板的回弹量。同时,采用相同材料的铝合金平板件,在相同的试验条件下开展蠕变时效成形试验,计算平板件的回弹量,并与铝合金带筋壁板的回弹量进行对比分析。研究结果表明,相同工艺条件下,带筋壁板蠕变时效成形后的回弹量为11.2%,远小于平板件的回弹量(平板件的回弹量为53.9%)。这是由于相同曲率条件下,带筋壁板弯曲时尽管蒙皮部分处于弹性变形,但筋条处发生了明显的塑性变形,从而限制了蒙皮的回弹。因此,已有的基于平板件回弹行为的研究不能简单的应用于带筋壁板构件,需要进一步研究筋条塑性变形对构件回弹行为的影响规律,该文对于开展带筋壁板构件时效成形回弹行为研究提供了参考。     

铝合金壁板宽展挤压的数值模拟及参数优化

在铝型材挤压模具的设计中金属流速、挤压载荷、模具应力是需要考虑的重要因素。宽展模具的结构参数（人口宽度、出口长度、宽展模的高度、模孔的尺寸）对以上因素存在显著影响。结合正交试验法,对铝合金壁板的宽展挤压过程进行数值模拟并优化模具的结构参数,为模具的设计提供了参考依据。     

铝合金半固态金属触变成形过程的数值模拟

对近期国内外铝合金半固态触变成形过程的数值模拟进行了系统的论述,介绍了数值模拟过程中用到的基本假设和模型建立方法以及数值模拟模型的建立过程,并对铝合金半固态触变成形过程的数值模拟的发展进行了展望.     

铝合金整体壁板橡胶填料辅助滚弯成形试验研究

铝合金整体壁板具有重量轻、结构强度高、刚性好等优点而被广泛应用于航空航天工业.提出了一种新的整体壁板成形工艺--填料辅助整体壁板滚弯成形.进行了整体壁板橡胶填料滚弯成形试验,分析了成形之后壁板的弯曲半径与压下量的关系,壁板的表面质量与直线度.试验结果表明,橡胶填料改善了壁板的受力状况,起到了保护筋条的作用,解决了筋条失稳的问题,提高了壁板的滚弯成形性能.成形之后的壁板表面质量良好,直线度满足要求,表明这种工艺进行整体壁板成形是可行的.     

蠕变时效成形技术研究现状与发展趋势

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。文章从蠕变时效成形基本原理以及成形特点出发,重点阐述了基于零件回弹补偿的工装外型面的优化技术、成形工装、蠕变时效成形过程对零件材料微观组织性能的影响和新型可时效成形铝合金的开发及应用等关键技术的研究进展及发展趋势,并针对我国大飞机的研制需求,结合国内现有研究基础和水平,提出了我国开展蠕变时效成形技术研究的建议。     

基于HyperXtrude的铝合金壁板连续挤压技术

采用HyperXtrude模拟软件对6063铝合金壁板进行连续挤压数值模拟,得到了挤压成形时金属的速度分布场。结果表明,金属在扩展模中的流动速度是不均匀的,速度最高的部位出现在与腔体进料口相对应的中间位置,速度由中间向两侧逐渐降低;改变导流模的结构可以有效的均衡金属流速,当导流模中的阻流块高度由8 mm降低至2 mm时,可使壁板产品截面的最大速度差由34.2 mm·s~(-1)降低至16.4 mm·s~(-1)。对铝合金壁板进行连续挤压工艺实验,得到合格的产品,验证了利用连续挤压扩展成形技术生产铝合金壁板的可行性。     

2219铝合金网格壁板增量成形有限元仿真

整体网格壁板广泛应用于航天器结构中,该文采用增量压弯成形法作为火箭贮箱2219T87铝合金网格壁板成形工艺。基于ABAQUS建立网格壁板增量压弯模型,并分析壁板网格参数、网格加强对成形结果的影响。结果表明,残余变形量与压弯量和筋高度均近似呈线性关系,纵向加强筋能有效提高成形精度。通过试验验证了仿真模型的准确性,为整体壁板成形工艺提供指导。     

GH188合金热蠕变成形过程数值模拟

基于GH188合金高温拉伸和蠕变拉伸试验数据,建立了800℃高温蠕变本构方程;利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对双凸形构件的热蠕变成形过程进行数值模拟,分析了应力应变变化;同时,开展工艺验证试验。结果表明:蠕变应变计算值与试验值吻合较好,本构方程能够用来描述合金的高温蠕变变形;蠕变变形和应力松弛主要发生在成形的前期,优化双凸形构件的成形时间为2 h;构件曲率半径数值模拟结果与试验结果的相对误差低于15.2%,验证了有限元分析模型的合理性和有效性。     

大型机翼整体壁板喷丸延展量数值模拟

分析了大型机翼整体壁板在喷丸成形及强化过程中产生延展变形的机理,并介绍了几种喷丸成形数值模拟的方法;对于弹丸不重叠排布的情况,采用长方形和三角形两种喷丸覆盖率计算模型,对于弹丸随机排布发生重叠的情况下,采用Avrami覆盖率计算模型,通过多弹丸撞击长方体胞元的有限元模拟方法,得到弹丸撞击后靶材的表层诱导应力场的分布规律;进而采用直接应力法建立了预测喷丸成形及强化延展变形的有限元模拟方法,通过试板喷丸成形参数和试板弯曲及延展的变形规律的试验,验证了其有效性,进而将其应用于C919机翼下前整体壁板板坯延展量的模拟,取得了与试验吻合较好的结果。     

Ti55钛合金整体壁板电脉冲辅助压弯成形失稳研究

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体壁板电脉冲辅助压弯成形的电-热-力耦合有限元模型,并对不同成形工艺参数和壁板几何参数进行模拟。结果表明:在壁板两端施加8 A/mm~2电流密度时,压弯成形温度区间比较合适。整体壁板随着筋条高度的增加,失稳屈曲程度越来越大,筋条失稳时所需的临界载荷越小,筋条的稳定性越差。腹板厚度主要影响筋条的温度从而影响筋条的失稳情况。整体壁板纵向筋条间距增大,筋条稳定性越差,筋条失稳屈曲也越严重。     

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。     

7475铝合金板蠕变时效成形回弹研究

通过7475-T7351铝合金蠕变拉伸试验优化基于Kowalewski的蠕变时效本构模型材料常数。使用该本构模型进行7475-T7351铝合金等厚板蠕变时效成形有限元分析和回弹预测,研究了板料厚度、蠕变时效时间和模具型面半径对等厚板回弹的影响规律,并进行了试验对比分析,验证了有限元模型回弹预测的准确性。研究结果表明,所建立的蠕变时效本构模型和有限元模型可以较准确预测实际零件的蠕变时效成形过程;板料回弹率随蠕变时效时间延长而减小,随板料厚度增加基本呈线性下降;模具型面半径不同时,等效蠕变应变和蠕变总变形量与模具型面半径成反比。     

整体壁板的电磁局部加载成形

电磁成形具有冲击载荷大和成形效率高等特点。以2024铝合金板为实验对象,利用电磁脉冲局部加载的新方法对整体壁板的成形进行了一系列实验研究,重点分析了加载间距、放电电压、板厚及约束条件对铝合金板料弯曲变形的影响。结果表明:加载间距、放电电压及板料厚度的合理选取对板料的变形至关重要。板料弯曲程度随加载间距的增大而明显增大且变形轮廓比较光滑,但加载间距不宜过大。板料弯曲程度在一定范围内随放电电压和板厚的增加而增大;约束解除之后,板料变形程度较解除之前有所增大,残余应力对板料弯曲变形的影响比板料减薄作用更为显著。     

铝合金7075马鞍外形蠕变时效成形数值模拟及试验

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。文章针对铝合金7075T651进行温度在160℃下的蠕变拉伸试验,基于蠕变试验数据,采用非线性最小二乘法确定了7075T651铝合金蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件通过编写蠕变子程序,建立了该材料的蠕变时效成形过程有限元模型。针对马鞍典型外形零件进行蠕变时效成形-回弹分析,就成形过程中的应力应变分布进行分析。在相应条件下进行了蠕变时效成形试验,并对模拟结果进行验证。结果表明,采用该本构方程,可以较好的对蠕变时效成形过程及回弹进行模拟预测。     

制浆-成形分离式铝合金变成形技术

采用自主研制的双向多级速电磁搅拌装置、浆料转移工具和涂料、阶梯板流变性能试件和半固态合金压铸模具,开发出一种半固态合金浆料制备系统与工件成形系统分离的铝合金流变成形技术.结果表明:该技术可在20～25 s内制备出形状因子为0.85左右,晶粒尺寸为70～80 μm(空冷尺寸)的A356合金半固态浆料,实现制浆设备与成形设备"一对一"配套;可在浆料温度下降不超过3℃的情况下,实现合金浆料从制备系统到压铸机压室的平稳输送:试件的抗拉强度和伸长率分别比液态压铸提高11.6%～18.2%和42.5%～50%;该流变成形技术与传统的成形技术衔接简便.     

镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。