LY12铝合金蠕变时效成形工艺研究及其有限元分析

摘要

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零件的制造具有独特优势，被认为是大型飞机重要的金属成形工艺之一。目前在国内尚处于研究阶段，离工程化应用还有一定的差距，主要原因是缺乏基础性试验研究，回弹量不易控制，成形工装的精确设计困难。
　　本文利用自制的机械加载工装获得了LY12铝合金蠕变时效成形的主要工艺参数，继而通过高温蠕变拉伸试验得到LY12铝合金在最佳蠕变时效温度时的蠕变本构方程参数。同时，结合材料微观结构的变化，分析了蠕变时效成形工艺对LY12铝合金板屈服强度的影响，并且优化蠕变本构方程中的参数，利用有限元软件ABAQUS对蠕变时效成形试验过程进行模拟，证明蠕变本构方程模型和参数的可靠性较好。
　　其次，在得到准确性较好的蠕变本构方程时，通过有限元软件ABAQUS对蠕变时效成形中的回弹问题进行了研究，分析了蠕变时效时间（T）、模具曲率半径（R）、板料厚度（t）对回弹半径的影响，并对所得数据拟合获得了蠕变时效时间-回弹半径、模具曲率半径-回弹半径、板料厚度-回弹半径的拟合公式；且通过模拟回弹补偿原理，得到了不同零件修正后的型面尺寸。
　　最后，在对带筋壁板类零件进行有限元模拟分析的基础上，利用自备加热系统且用气压加载的成形工装成功地进行了蠕变时效成形试验，成形后的制件达到了预期要求。不仅验证了LY12铝合金蠕变时效本构方程的准确性，同时文中分析了筋条对回弹半径的影响。
　　本文所利用的自备加热系统且用于气压加载的蠕变时效成形工装设计技术和有限元模拟技术具有较强的工程应用价值。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2大型整体壁板的优点及成形方法

1.3蠕变时效成形的发展概况

1.4蠕变时效成形工装

1.5本文的研究内容

1.6本章小结

第2章 蠕变时效成形温度确定

2.1蠕变时效成形试验模具设计

2.2LY12铝合金蠕变时效成形试验研究

2.3本章小结

第3章 LY12铝合金蠕变拉伸试验与力学性能

3.1蠕变拉伸试验

3.2试验数据及本构关系的确定

3.3蠕变后材料力学性能试验

3.4本意小结

第4章 蠕变时效成形有限元分析及回弹补偿

4.1蠕变时效成形有限元分析

4.2成形规律模拟分析

4.3回弹补偿

4.4本章小结

第5章 利用气压加载进行的蠕变时效成形试验研究

5.1气压成形工装模具设计

5.2工艺流程

5.3气压加载蠕变时效成形工装试验

5.4试验结果与分析

5.5试验结果与模拟结果对比

5.6本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表文章

致谢

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