摘要：高强高韧铝合金是一种非常重要的结构材料,由于其具有较优的综合性能被广泛应用于航天、航空等重要领域。非对称轧制在板材制备过程中能引入剧烈塑性变形,被期待用于改善板材性能。有限的文献初步表明,相对于对称轧制,蛇形轧制能明显提高铝合金板材尤其是其厚度中心的力学性能。进行蛇形轧制的相关研究,可以为铝合金厚板加工技术提供参考,甚至有可能解决对称轧制无法得到性能相对均匀的铝合金厚板的技术难题。本文依托于国家重点基础研究发展计划《航空高性能铝合金材料的基础研究》,以7050高性能铝合金为研究对象,采用数值模拟的方法,研究不同轧制参数下的单道次异径异步轧制、水平错位轧制及蛇形轧制板材弯曲规律、接触变形区及其延伸区域特征、应变厚向分布及轧辊受力,并与对称轧制进行比较。结合本课题组开展的实验对模拟结果进行了初步验证。主要结果及结论如下：(1)在异径异步轧制中,压下率及轧辊异径比均影响板材曲率,且压下率的影响较大。随着异径比增加,搓轧区宽度增大；随着压下率的增加,搓轧区宽度先减后增。相对于对称轧制,异径异步轧制能有效提高板材变形沿板厚分布的均匀性。当异径比大于某个值时,轧制力降低。(2)在水平错位轧制中,压下率及初始板厚均影响板材曲率。当压下率在一定范围内变化时,板材弯曲方向会发生改变,且初始板厚越大,弯曲方向改变的次数越少,弯曲方向第一次改变所对应的压下率越大。随着压下率的增加,搓轧区宽度先减至零后再增加,在搓轧区宽度为零时,搓轧区上下表面的接触剪切应力方向发生反转。同一压下率下,随初始板厚增大,搓轧区向轧向移动,后滑区占接触变形区的比例增大。相对于对称轧制,错位轧制能有效提高剪切应变和等效应变沿板厚分布的均匀性和在板厚中心及其附近的分布值,但上辊轧制力增加。(3)在轧辊异径且水平错位的蛇形轧制中,当异径比一定时,通过调整水平错位量的方法来获得直板,在某些压下率下不可实现,在其他压下率下即使可以获得直板,对应的错位量也较少；当错位量一定时,改变异径比,板材的弯曲方向只在某些压下率下有发生改变的趋势。固定错位量和压下率,改变异径比,搓轧区变化与异径异步轧制相似；固定异径比和错位量,改变压下率,搓轧区的变化情况与错位轧制相似。接触正应力分布的均匀性分别随压下率和错位量的增大而提高和降低。蛇形轧制能有效提高板厚向的同向剪切比例及剪切应变分布均匀性,但不能提高轧向正应变及等效应变沿板厚分布的均匀性。(4)异径异步轧制、水平错位轧制及蛇形轧制板材厚向等效应变的平均值均大于板材经历同一压下率的理想平面应变压缩的等效应变。轧向正应变的分布情况与板材曲率具有一定的对应关系,在大多数情况下,板材弯向轧向应变平均值较小的一半,平均值的差值与弯曲程度成正比。搓轧区宽度与板材的弯曲方向、弯曲程度并没有直接的对应关系,当搓轧区存在时,板材可能保持平直,当搓轧区消失时,板材有可能弯曲。