模压法消减7A85铝合金接头模锻件液火残余应力研究

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuantengfei1990
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7A85铝合金支撑接头作为支撑飞机机翼的重要承力件,需要经过淬火强化以提高其强度、韧度、耐腐蚀、抗疲劳等综合力学性能。淬火残余应力可引起构件变形甚至开裂,目前已成为生产研究面临的重大难题之一。本文分析了7A85铝合金大飞机接头锻件淬火残余应力形成过程与演变规律,提出了局部模压法消减淬火残余应力,并进行了仿真与实验验证。主要研究内容包括:  (1)开展7A85铝合金热物性参数测量实验,获得了7A85铝合金在20℃-500℃的比热、热传导系数、热膨胀系数等材料参数,为7A85铝合金锻件残余应力仿真分析提供了基础材料数据。  (2)依据传热学与热弹塑性力学理论,建立了7A85铝合金模锻件淬火过程的数学模型和有限元仿真模型,并借助ABAQUS有限元仿真软件进行淬火应力场与温度场的分析。结果表明:锻件淬火后呈现“外压内拉”的应力分布状态,残余应力集中部位主要是圆角及筋板和腹板相交处,应力较大值主要分布在200-400MPa之间;锻件淬火后最大变形量1mm,淬火变形量较小。  (3)依据弹塑性力学理论,建立了7A85铝合金模锻件模压冷变形数学模型,结合锻件淬火残余应力分布规律,设计出局部模压模具并进行模压仿真。研究表明:对本文模锻件施加3%的模压量进行模压冷变形为宜,可消减50%-80%的淬火残余应力。  (4)采用7A85铝合金材料制备了100×60×40mm长方形试件,采用与模锻件仿真相同的工艺过程进行淬火及模压冷变形实验,并分别在淬火及模压后采用X射线衍射仪测量其残余应力,得到该工艺下淬火残余应力及模压后的残余应力;采用相同的仿真参数进行该试件的淬火及模压冷变形仿真,得到其淬火及模压后的仿真残余应力数值;通过对比实验与残余应力仿真数据,绝对误差在40MPa以内,表明本文对7A85铝合金的淬火及模压冷变形仿真分析结果准确性较好。
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