7075铝合金蠕变时效成形有限元分析

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1、学校代码：10406分类号：TG306学号：120085204004南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）7075铝合金蠕变时效成形有限元分析硕士研究生：何武豪导师：黎俊初申请学位级别：硕士学科、专业：材料工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学FiniteElementAnalysisonCreepAgeFormingof7075AluminumAlloyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialProcessingEngi

2、neeringbyHeWuhaoUndertheSupervisionofA.Prof.LiJunchuSchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity，Nanchang，ChinaJune，2015摘要蠕变时效成形技术是一种将蠕变和时效硬化相结合起来的新型成形工艺，对于大型复杂的整体壁板零件的制造具有独特优势。随着现代工业的迅猛发展，该技术在国外航空航天工业领域应用越来越广泛。目前，该技术被认为是国内下一代大型飞机整体壁板成形的重要工艺之

3、一，对于提高飞机的成形质量具有重要的意义。在国内，蠕变时效成形技术尚未得到工业化应用，原因是缺乏足够基础研究和技术成果支持，尤其是在研究回弹精度控制方向。由于7075铝合金具有强度高和良好的抗腐蚀性能等特点，特别适用于制造飞机机身结构，故本文以7075铝合金板材为研究对象，基于有限元软件ABAQUS平台构建7075铝合金蠕变时效成形的有限元模型，运用有限元模拟仿真研究该材料的蠕变时效成形行为和回弹问题，以相关实验辅助研究。主要内容和结论如下：首先，利用点阵式机械加载模具工装装配，在干燥箱内进行蠕变时效成形实验，确定7075铝合金的

4、最佳蠕变时效温度为180℃，最佳蠕变时效时间为12h。以上述最佳工艺参数为条件，进行了单轴蠕变拉伸实验，结合实验数据推导得出了7075铝合金的蠕变本构模型的材料参数，通过对本实验条件下的实验结果和本构方程的模拟结果的拟合与验证，得出了该本构模型能够很好地描述该合金在该实验条件的蠕变时效成形行为。其次，以上述的实验参数及本构模型为基础，基于有限元模拟软件ABAQUS平台，建立了7075铝合金板材蠕变时效成形的仿真模型并分析其成形过程。通过模拟结果和实验结果的对比验证，得出了该有限元模型的准确性，利用有限元模拟研究7075铝合金板材的

5、蠕变时效成形回弹问题，得出了不同的蠕变时效成形参数(模具曲率半径、温度、时间及板料厚度)对回弹的影响，该合金板材回弹后的回弹率及曲率半径值会随着上述参数值的变化而呈现一定的变化趋势，即直I接影响板材的回弹效果。最后，运用回弹补偿原理进行了有限元模拟优化设计模具的型面尺寸。基于回弹补偿原理方法，利用有限元模拟分析7075铝合金板材零件的模具型面的补偿量，得出了每次修正模具型面的补偿量，通过不断地型面优化，得出了精确的模具型面优化尺寸，本研究为蠕变时效成形技术的模具设计提供了一种思路。本文主要是通过有限元仿真模拟进行蠕变时效成形的研究

6、，文中的工作对于7075铝合金蠕变时效成形的工程化实践具有一定的参考价值。关键词：蠕变时效成形，ABAQUS，回弹，有限元模拟，7075铝合金IIAbstractAsakindofnewformingtechnology,creepageformingcombinesage-hardeningandcreepformingintooneprocessandhasexhibiteduniqueadvantagesinmanufacturinglargecomplexintegralpanelsofaerospacecomponent

7、s.Withtherapiddevelopmentofmodernindustry,thistechniquehasbeenwidelyusedinabroadaerospaceindustry.Currently,thistechnologyisconsideredasoneoftheimportantformingtechniquesforintegralpanelsoffutureaircrafts,andhassignificanceinimprovingtheformingqualityofaircraft.Inthed

8、omestic,forlackofenoughbasicresearchandtechnologicalachievementssupports,especiallyinaccuracycontrolofspringback,creepagefor