贮箱顶盖应力松弛时效成形过程建模仿真与试验

基于2219铝合金的应力松弛时效宏微观统一本构方程,对其进行用户子程序二次开发,并编译到非线性有限元分析软件MSC. Marc,建立了2219铝合金贮箱顶盖应力松弛时效成形过程的仿真模型,分析了顶盖应力松弛时效成形过程的应力应变和力学性能演变规律;开展了基于回弹补偿分析的模具型面优化设计,确定了满足成形目标要求的模具型面,进行了2219铝合金贮箱顶盖应力松弛时效成形试验,并与仿真结果进行对比分析。结果表明:顶盖应力松弛时效成形试验结果与有限元仿真结果吻合较好,两者成形型面半径相对偏差0.22%,屈服强度相对偏差为3.13%;顶盖成形试验后的型面与目标型面半径的相对偏差为0.52%,力学性能满足目标设计要求。综上所述,所建立的有限元模型能够准确预测顶盖的应力松弛时效成形过程形性演变规律,可以用来指导2219铝合金贮箱顶盖应力松弛时效成形制造。     

7B04铝合金厚板蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形是一种针对制造大型飞机整体壁板零件而开发的成形工艺.该工艺基于材料在适当温度下能同时进行人工时效和蠕变,从而引发应力松弛,使得成形后零件的力学性能好且生产成本低.根据试验数据确定了铝合金材料蠕变本构方程中的材料常数,并应用商业化有限元软件ABAQUS分析了7B04铝合金厚板的弯曲蠕变过程及回弹效应.     

高温合金复杂薄壁零件多道次充液拉深技术

充液拉深(HDD)技术是薄壁零件成形的一种有效方法.针对难成形,复杂薄壁结构的某型发动机高温合金板材零件,通过分析锥面自由悬空区的起皱失稳现象,设计了多道次充液拉深结合刚模成形的技术方案,并建立了有限元分析模型.基于有限元模拟和工艺验证试验,研究了预成形高度和终成形液室压力等关键工艺参数对零件最终成形质量的影响,探讨了...     

复杂异形截面薄壁环形件动模液压成形研究

 液压成形技术是成形薄壁零件的一种有效的解决方法。针对具有异形截面结构的某型发动机高温合金薄壁环形件,提出了液压成形结合动模轴向加载的复合成形方法,依据塑性力学方法和增量理论对成形过程进行了应力应变特征分析,并建立了有限元模型。基于有限元模拟和工艺试验,研究了筒坯成形区高度和型腔液压加载路径等关键工艺参数对零件成形结果的影响,探讨了成形过程中壁厚过度减薄、材料堆积"折叠"、形状不对称等失效形式,提出了优化的工艺参数。结果表明,提出的工艺方法可实现复杂异形截面薄壁环形件的整体精确成形,采用优化的筒坯成形区高度和液压加载路径可获得壁厚分布均匀、成形质量较好的零件。     

铝合金热冲压过程数值模拟分析

铝合金热冲压工艺可用于一次性成形形状复杂的零件.本文以热冲压某铝合金大尺寸板件为例,利用数值模拟软件研究了热冲压过程中的应力、应变和厚度分布变化情况.冲压过程中,极限应力应变值由凸模圆角处转移到零件侧壁区.冲压成形后,厚度最小值也在侧壁区附件,与应力应变分布具有较高的一致性.从而对铝合金热冲压工艺有更深入的了解,为该工艺的研究和应用提供一定的理论参考.     

钛合金板材翻边成形的有限元数值模拟

在研究薄板冲压成形原理和模型描述的基础上,采用ANSYS有限元方法对钛合金板材翻边成形进行了系统的分析,完成对钛合金板材的室温和高温下的翻边成形过程的模拟,预测板材成形过程中的应变分布,并得出室温和高温下极限翻边系数,预测值与试验值相比较,拟合良好,同时应变分布规律符合试验结果,证明了有限元方法模拟钛合金热成形性的可行性和准确性。     

通过预成形降低内高压成形压力的机理分析

采用力学分析和有限元模拟对空心零件圆角部位在内高压成形过程中的应力分布和变形机理进行了分析,针对多边形截面空心件内高压成形,以矩形截面为例提出采用花瓣形预成形截面降低圆角成形压力的方法,分析了该方法降低圆角成形压力的机理,提出了花瓣形预成形截面形状关键参数计算公式,并通过试验进行了验证,为采用较低压力实现空心构件圆角内高压成形提供了理论指导.     

拉弯过程中预拉力对角型材零件回弹的影响规律

采用弹塑性有限元方法对不同预拉力下角型材的转台式拉弯成形过程进行了模拟.首先建立转台式拉弯成形过程的有限元模型,然后通过分析由模拟计算所得到的不同预拉力下拉弯零件的应力应变场和回弹角,得出预拉力对角型材拉弯零件回弹的影响规律.所得结果可作为设计拉弯成形模具和确定拉弯工艺参数的参考.     

MGH956合金板材基本成形性能研究

MGH956合金为国内仿MA956合金研制的一种氧化物弥散强化高温合金,对MGH956合金板材进行了埃里克森杯突、拉深、扩孔、弯曲、锥杯和成形极限图等试验。通过试验,对于MGH956合金板材,建议采用具有拉深、胀形或拉胀复合成形特征零件的热成形,减少或避免用于具有较多翻边特征的零件加工。     

窄条激光喷丸成形有限元分析

基于激光喷丸成形过程中材料非线性、高应变率的特点,建立了适合于激光喷丸成形模型。采用ABAQUS/Explicit模块对材料和应力波相互作用的瞬态过程进行模拟,用ABAQUS/Standard 中模拟应力波作用后材料的松弛。对有限元模拟中的关键技术,如材料模型,冲击波的压力载荷、网格划分及其单元类型进行了探讨。并对航空铝合金LY12CZ的激光窄条喷丸成形进行了有限元模拟,对板料的变形量、应力的大小进行了预测,预测的结果和试验较为一致。     

钛合金宽弦空心风扇叶片高温弯扭成形及性能调控研究

利用UTM 5504X电子万能试验机对TC4钛合金在变形温度650～850℃和应变速率10^–3～1 s^–1条件下进行高温拉伸试验,研究了TC4钛合金热变形行为,建立了修正的Misiolek硬化方程,可以准确预测该材料在不同变形条件下的流动应力。同时构建TC4钛合金空心叶片的高温弯扭成形有限元模型,结合有限元仿真研究结果确定空心风扇叶片弯扭成形的最佳工艺参数为扭转成形温度750℃、扭转成形截面550 mm和扭转角速度1.938°/min。结合微观组织试验观察发现,高温变形条件下α相含量减少,β相含量持续升高,材料具备较高的延伸率和塑性成形性能。最终通过弯扭成形制备的空心叶片的叶身整体过渡圆滑、无表面缺陷,成形质量良好,研究结果可为TC4钛合金宽弦空心风扇叶片批量化制造生产提供指导性意见。     

TA1钛合金板材高温颗粒介质成形试验研究

利用高温介质成形工艺对TA1钛合金板材进行了筒形零件拉深过程仿真计算及试验验证,模拟分析及高温条件下拉深试验结果表明,高温介质成形工艺适用于钛合金板材,并能显著提高钛合金薄壁零件的成形质量。     

大型复杂锯齿形化铣蒙皮成形工艺分析与优化

针对形面复杂、成形工艺流程长、加工难度大的复杂化铣类锯齿蒙皮零件,以飞机外蒙皮为例,对零件的形面特点及加工工艺难点进行分析。采用技术方案理论分析及 ABAQUS 有限元仿真模拟成形过程技术,对复杂锯齿蒙皮采用蒙皮拉伸成形加工过程中遇到的难点及蒙皮拉伸成形中锯齿蒙皮零件内部结构的应力、应变分布、整体变形、减薄,以及充分回弹后与工装的贴合情况进行了分析。通过有限元模拟仿真技术对蒙皮拉伸成形结果的预测,进而优化相应的工装设计结构和蒙皮拉伸成形设备的加工参数,来减少传统钣金加工零件成形过程中的试错过程,进而提高锯齿蒙皮零件的成形质量、节约工装制造费用、缩短零件制造周期。     

考虑应力松弛的单晶涡轮叶片蠕变疲劳寿命预测

建立了民用航空发动机单晶涡轮叶片考虑应力松弛的蠕变疲劳寿命预测方法,该方法在热弹性蠕变有限元计算基础上,综合单轴等应变松弛模型及多轴应力修正因子预测全寿命周期内的应力松弛历程,应力下限取为一次应力.利用综合时间硬化隐式蠕变方程描述蠕变变形,结合损伤雨流计数法及Morrow方程计算疲劳损伤,基于Robinson法则的分段损伤线性累积方法计算全寿命周期内的蠕变损伤,总损伤达到临界损伤时获得蠕变疲劳寿命.通过对公开的单晶材料蠕变疲劳数据的分析,临界损伤定为0.5.结果显示,考虑应力松弛的蠕变疲劳寿命是不考虑应力松弛的45.6倍.为保证可靠性而兼顾经济性,叶片寿命预测时,可先有限元循环加载n个循环,再利用所提出的方法预测2n个循环内的应力松弛历程.      

U型变曲度蒙皮精确闸压有限元建模与参数影响分析

钣金类零件的制造是根据自身经验来制定生产工艺的,一直以来对工艺的革新较少,造成生产合格率偏低、成本高。而影响板材冷成形性能最主要的因素即为材料自身的成形性能。以U型蒙皮为研究对象,进行试验研究与材料分析,为有限元模型提供参数与验证。基于弹塑性有限元理论,通过测试毛坯材料的应力应变数据,建立材料的本构模型,准确预测闸压过程中钣金结构的应力、应变和回弹量。创建闸压成形仿真模型,模型验证后,进行闸压后试片内部应力应变分析、试片厚度,以及回弹分析。基于建立的有限元模型进行了毛坯材质与闸压方向的影响分析。     

TA15 合金高温应力松弛和流变应力行为

对TA15合金进行600～ 700℃下的应力松弛试验和675～800℃下的单向拉伸试验,研究其应力松弛行为的特征及影响因素,得出TA15合金在高温下的流变应力行为规律.结果表明,在600 ～ 700℃下TA15合金应力松弛行为可以分为两个阶段:第一阶段为应力松弛过程前100 s,试样内的残余应力快速下降;第二阶段残余应力下降缓慢,经过1 500s后剩余应力基本不变,趋向于某一个极限值;温度对应力松弛影响很大,温度越高,应力松弛越快;初应力、预应变、轧制方向对应力松弛影响不大,且随温度的升高影响变小.在675 ～800℃下TA15合金流变应力随温度的升高而降低,通过对单拉试验数据进行拟合,得出TA15合金流动应力符合第一类本构方程.     

航空薄壁回转体零件热处理残余应力的建模与仿真

航空薄壁回转体零件由于自身结构的特殊性,使得残余应力对其变形和精度稳定性有着很大的影响.采用热弹塑性有限元模型对薄壁回转体铝合金零件的热处理过程进行建模和仿真,运用有限元软件,对2A12铝合金薄壁回转体零件热处理过程瞬态温度场和应力场进行模拟,分析了热处理各个阶段的应力分布形态,并进行实验验证,数值模拟得到的残余应力值与实验结果基本一致.     

TC17钛合金激光喷丸应力场及支持向量机应力热松弛模型

对TC17钛合金进行了不同功率密度下激光喷丸强化,使用X射线衍射仪测试了激光喷丸冲击波诱导的残余压应力场的分布,测试了不同温度真空保温下残余压应力的热松弛规律,最后基于支持向量机理论建立了残余压应力热松弛预测模型,并用试验结果对模型进行验证.研究表明:TC17钛合金在功率密度为4GW/cm2时表层残余压应力场最佳;残余压应力在280℃和450℃真空保温150min后分别有11.24%和27.11%的松弛;在280℃和450℃交替保温160min后应力松弛33.9%;残余压应力在试验温度保温160min后有大部分剩余,可以有效提高TC17钛合金抗疲劳性能、基于支持向量机的预测模型能够较精确的表征TC17钛合金的应力松弛规律,满足工程使用要求,对其他材料表层残余压应力热松弛分析具有借鉴意义.      

一种热等静压镍基粉末合金的喷丸强化研究

本文对一种热等静压镍基粉末合金喷丸后的残余应力和组织结构及其在随后高温下的应力松弛和组织结构的回复与再结晶等进行了系统的试验研究,并研究了喷丸在消除粉末合金中孔洞的作用。     

缘条类零件的增量成形技术

以波音737-700飞机垂尾后梁缘条零件为例,介绍了增量压弯成形技术在缘条类零件生产中的应用;在有限元分析的基础上,研制了专用成形设备,设计了专用成形模具,通过工艺试验,确定了成形工序及工艺参数。