随着航空航天、生物医疗等领域快速发展,对小批量、个性化、低成本生产模式与技术的需求日益旺盛。渐进成形作为一种快速无模成形工艺,具有高灵活性、短制造周期、低成本等优势,受到越来越多的关注。当前,超声能场在常规成形工艺中的有益效果已得到实验验证,但其作用和影响机理仍不明晰。基于此,本文以AA1050-O板材为研究对象,将超声振动引入渐进成形过程中,并通过本构关系建模、有限元分析以及微观组织分析等手段探究了超声振动的影响机制。首先,搭建了超声辅助渐进成形实验-数值模拟平台。在现有立式加工中心上配置超声系统以及力监测系统,实现超声振幅0-10μm可调以及成形力实时监测。同时,在ABAQUS/Explicit模块下建立仿真模型,并通过用户子程序加载工具头轨迹以及超声振动。通过与实验结果对比发现,该模型能够较为准确描述无超声振动情况下渐进成形过程,但在施加超声振动后因未考虑超声软化效应仿真与实验有较大误差。其次,在传统现象学本构模型的基础上,考虑超声热激活效应和位错湮灭效应建立了超声能场下复合本构模型,以准确描述超声能场下材料应力-应变行为并提高仿真精度。之后,通过实验与仿真逆向拟合的方法确定了本构模型中的关键参数。之后,将复合本构模型引入仿真模型并与多组实验对比,误差均小于10%,验证了模型的正确性。然后,基于实验和仿真对超声能场下材料的变形机理进行了探究。实验显示,超声振动能够明显降成形力,并且使得成形力稳定阶段更早到来。基于仿真模型探究了变形过程中应力-应变状态、成形件厚度分布,结果表明超声振动能降低材料流动应力、改善成形性能。最后,通过电子背散射衍射技术对变形材料的微观组织进行了研究,分析了超声振动对材料变形的影响作用,并发现了超声作用下材料动态回复现象。另外,通过变角度圆锥成形实验探究了超声能场下材料的成形极限,发现超声振动能够提高成形极限。之后,通过扫描电镜对断口形貌进行观察,揭示超声能场下材料的断裂机理,发现延性断裂占比增多是成形极限提升的原因之一。