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7B04铝合金厚板蠕变时效成形有限元分析.pdf
sheetmetaI 精密钣金成形技术Precise formingtechnology 毽强强氍程稻鼹礴穗礁嚆鼹秘礴鳃赣鼹鹱黉翳骥赣鹱餐器毽璧赣鹱释穗爨骥藕饕馨骥蔑鞲鼗辫鼹饕鼗零蓁嚣嚣羹鏊瓣甍黼饕蕊霉簧攀甓爨毫强譬lll尊li罄饕毫冀誊霉辇登鏊鏊薹馨鏊鏊誊誊≯ 7804铝合金厚板蠕变时效成形有限元分析 北京航空航天大学 黄霖 万敏黄硕 沈阳飞机工业公司 迟彩楼 季秀升 【摘要】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7804铝合金厚板的弯曲蠕变过程及回弹效应。 关键词:蠕变时效成形 蠕变试验本构方程有限元 针对大型军、民用飞机的大尺寸整体壁板,上世纪 80年代中期,国外研发了蠕变时效成形(CAF)技术,亦 零 制 称时效成形或时效应力松弛成形。在国外,该技术已得 毯 到深入研究并应用于实际生产【问,而国内由于缺乏基 制 蠼 础研究,因此一直未将其应用到工业生产中。本课题选 {(H 憾 择用于某型号飞机大型高筋整体壁板的7804高强度 铝合金,并通过基础的蠕变试验及材料性能试验建立 相应的蠕变本构方程;通过书写用户子程序将本构方 时问m 程应用于有线元模型,对具有典型厚度的等厚板进行 (a)145℃ 单曲率弯曲一蠕变一回弹有限元模拟,并通过试验验证 O.9 有限元模型的准确性。 0.8 瀑0.7 1蠕变试验与力学性能 制0.6 趔0.5 1。1蠕变试验 为确定7804材料的蠕变本构模型,需对其进行 鼗 恒温恒载拉伸蠕变试验。试验采用50mm厚、状态为 O.1 ,17451的7804铝合金预拉伸板.沿厚度方向将其切片 成3mm厚的板料,并沿轧制方向取样制成标准拉伸蠕 时间/}l 变试验件【q。 (b)155℃ 参考7804铝合金的热处理规范,确定蠕变试验 的温度分别为145℃、155℃和165℃,蠕变时间为20h。 零 根据工程应用背景,选取应力范围为220~320MPa,进 制 毯 行蠕变试验并记录载荷、位移及时问值。 斟 根据试验数据。得到3种温度下各应力水平蠕变 蠼 划 曲线,如图1所示。 破 1.2蠕变后材料力学性能试验 将经过蠕变试验的材料加工成标准单拉试件,进
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