【摘 要】
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整体高筋蒙皮因减少了铆钉和紧固孔的数量,已经成为取代传统结构件的重要结构,是当今最具发展的结构件之一,但高筋蒙皮复杂的结构使得成形的精度比较难以控制。作为一种航空航天领域广泛使用的结构件,高筋蒙皮的种类多、结构复杂,通过传统的试验方式去验证最优的加工条件已经很难适应现代高速的生产需求。所以,通过有限元数值模拟方法对高筋蒙皮的热压成形工艺过程进行模拟分析可以有效提高生产效率、降低生产成本,为实际工艺
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整体高筋蒙皮因减少了铆钉和紧固孔的数量,已经成为取代传统结构件的重要结构,是当今最具发展的结构件之一,但高筋蒙皮复杂的结构使得成形的精度比较难以控制。作为一种航空航天领域广泛使用的结构件,高筋蒙皮的种类多、结构复杂,通过传统的试验方式去验证最优的加工条件已经很难适应现代高速的生产需求。所以,通过有限元数值模拟方法对高筋蒙皮的热压成形工艺过程进行模拟分析可以有效提高生产效率、降低生产成本,为实际工艺的制订提供理论指导和技术支持。本文以5A06铝合金高筋蒙皮的结构件作为研究对象,首先在300~450℃和0.0001~0.1s-1的条件下对5A06铝合金进行了单轴拉伸试验,通过拉伸行为求解Arrhenius方程,分析了5A06铝合金在不同变形温度、应变速率、应变量下的变形行为和组织演变规律,结果表明:5A06铝合金的峰值应力范围是10~180MPa,断裂延伸率范围是34%~218%。综合比较得到了合适的材料加工工艺参数。采用改进的Arrhenius建立的5A06铝合金本构模型定义材料的属性,在ABAQUS有限元软件中建立有限元模型,从应力,应变、筋条偏移失稳的程度方面分析,在通过计算机辅助分析的基础上基于多目标优化的方法,建立响应面优化模型,从结构的轻量化和成形精度的角度出发优化高筋蒙皮的设计参数,通过粒子群算法得到的非劣解使得高筋蒙皮的质量大大减小,最大应力、最大应变大大降低。对5A06厚板铝合金进行了应力松弛试验,结果表明,材料在不同的应力作用下,所需要的释放应力的时间随着应力的增大而增加。5A06厚板在350℃下在80MPa、50MPa和20MPa应力作用下的应力松弛规律,在80MPa的应力作用下,材料在2000s左右的时间内,才得到较好的释放;在50MPa的应力下,应力可以在1000s左右的时间得到较好的释放;当应力仅为20MPa时,应力在500s内便可以得到较好的释放。
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