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航空铝合金残余应力及切削加工变形研究

航空整体结构件具有结构复杂、尺寸大、材料去除率高、薄壁部位多、刚性差等特点,在加工过后,零件通常会出现弯曲、扭曲或弯扭组合等变形,加工精度难以达到设计要求。本文以航空铝合金7050-T7451为研究对象,围绕引起整体结构件加工变形的主要因素,即毛坯初始残余应力的释放与重分布,铣削加工引入的残余应力,以及铣削力、铣削热和装夹载荷的作用,借助理论分析、实验研究和数值模拟等研究手段,研究影响变形的各因素在加工的各阶段所起的作用及引起的变形形式,明确整体结构件加工变形的产生机理,从而为航空整体结构件的加工变形的控制和工艺参数优化提供理论依据。分析航空铝合金预拉伸板7050-T7451内部残余应力的产生机理,指出毛坯初始残余应力主要在热轧和固溶化淬火工艺过程中产生,采用预拉伸的方法进行消减;基于裂纹柔度法测量铝合金厚板内部残余应力的分布规律,采用有限元法计算得到测试试样的裂纹柔度函数,在分析应力计算不确定度来源的基础上,研究裂纹柔度法中插  (本文共175页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
山东大学

航空整体结构件加工变形滚压校正理论及方法研究

航空整体结构件由于其重量轻、结构效率和可靠性高等优点被广泛的应用在航空制造领域。但航空整体结构件大多尺寸大、结构复杂、加工周期长,加工过程中因各因素综合作用,加工完成后往往产生弯曲、扭曲或弯扭组合等变形,难以达到设计精度要求。引起整体结构件变形的因素包括整体结构件的材料属性及结构特征、毛坯初始残余应力、切削力、切削热、夹紧力等。通过现有手段无法完全将加工变形抑制,因此必须对加工后变形进行校正。通过铝合金7075-T7451正交切削实验,基于反求法构建了适合加工条件下的铝合金Johnson-Cook材料本构关系模型。通过切削力与切削的的仿真与实验对比表明,仿真与实验结果吻合较好。通过该方法构建的材料模型避免了传统等温压缩试验中求解材料模型应变率过低的问题;与用分离式霍普金森压缩实验相比,材料模型应变范围更大,应变率范围可以根据需要调整切削实验,避免了人为加热试样可能产生的等温软化与时效强化作用,并且可以大大降低了试验费用。基于正交...  (本文共206页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

7055机翼壁板加工变形研究

为满足高比强度、高比刚度及高抗疲劳性等要求,现代大型机翼壁板采用整体化设计和制造,但加工变形却严重影响工件精度和加工安全性。本文以7055-T7751铝合金机翼壁板为研究对象,采用有限元仿真与试验验证相结合的方法,从毛坯内应力、切削残余应力及真空压板装夹等三方面对壁板加工变形进行预测和控制。论文主要研究工作如下:(1)运用裂纹柔度法测量25mm厚7055-T7751铝合金预拉伸板毛坯内应力,从长宽方向尺寸变形、弯扭变形两方面分析毛坯内应力导致的壁板变形规律,并分析了壁板零件在毛坯板厚不同位置的变形量;(2)总结铝合金切削残余应力的分布规律,并研究了切削残余应力导致的加工变形,通过与毛坯内应力导致的变形相对比,结果表明切削残余应力对壁板变形的影响可忽略;(3)分析了真空吸回量下限与壁板厚度的关系,以及真空泄漏时壁板的最大回弹量,由此确定安全变形上限;分析不同压板布局对壁板变形约束能力的影响,并对比分析三种典型压板装夹顺序,确定左右...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

航空铝合金梁缘条铣削性能及变形预测控制

航空铝合金梁缘条是飞机平尾上的一种大型结构件。随着航空和国防工业的发展,对这种广泛应用的铝合金材料和大型结构件的要求也越来越高,主要体现在生产成本、生产时间、零件质量上。其中结构件具有尺寸大、壁薄、加工要求高等特点,存在的严重问题是变形大。变形不仅会影响生产效率,而且会大大的降低工件的加工质量。因此,研究整体结构件的变形具有现实意义。本文结合试验及有限元仿真方法对2024-T351铝合金材料的切削性能和变形机理进行研究。结合生产实际试验主要研究铝合金的铣削力、铣削温度、加工表面粗糙度、残余应力。同时结合理论知识,用切削力系数评价切削参数对切削力的影响;用经验回归分析了铣削温度、加工表面粗糙度,作出了等值面图,为参数优化提供更加直观的依据,并考虑互相之间的关系,引进等值面进行分析。对于残余应力大小情况根据切削力波动情况进行了分析。同时还使用The Third Wave Advantage软件对加工残余应力层深分布进行仿真,结果表明...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江工业大学
浙江工业大学

航空铝合金残余应力引起构件变形的数值模拟

7000和2000系列变形铝合金具有优良的力学性能与加工性能等,是各种军用与民用飞机的主要结构材料。这些铝合金为获得高强度,必须进行固溶与时效处理,其中在淬火过程中会产生很大的残余应力。残余应力的存在直接影响构件的疲劳强度、抗应力腐蚀性能及尺寸稳定性,并导致后续机械加工过程中产生变形。因此,研究航空铝合金构件中的淬火残余应力就显得非常重要。本文主要采用数值模拟、理论分析、实验验证等方法,对航空构件淬火残余应力的产生及影响进行了研究。主要工作集中在以下几个方面:1、阐述了本学位论文的选题背景,在查阅国内外研究文献的基础上,归纳总结了航空铝合金淬火残余应力的研究概况,给出了论文的主要研究目标、内容及方法。2、建立了航空铝合金板材淬火过程的弹塑性力学模型,对航空铝合金板材温度场与应力场进行了数值模拟,模拟过程考虑了材料特性随温度变化的影响,并对不同的淬火影响因素进行了分析。对机械拉伸法消除铝合金板材残余应力进行了模拟研究,将研究结果与...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽工程大学
安徽工程大学

航空框类结构件铣削加工残余应力抑制策略研究

整体结构件数控加工变形是航空制造业面临的最突问题之一,严重地阻碍了航空制造业的发展进程。研究影响整体结构件加工变形因素及减小或抑制零件加工变形的工艺,对航空整体结构件数控加工变形的预测及控制具有十分重要的价值和意义。全文共分六章,各章内容简述如下:第一章阐述了论文研究的背景和意义,总结了航空整体结构件数控加工变形的国内外研究现状,提出了本论文的研究内容和总体框架。第二、三章在阐述航空整体结构件加工变形的相关理论基础上,通过理论分析、有限元计算及实验研究相结合的方法。从三维切削机理,加工变形特征及整体结构件数值模拟关键技术入手,对航空整体结构件的铣削加工变形进行了深入的研究。建立了适合航空框类整体结构件铣削加工变形的有限元模型,并深入研究了所需的建模关键技术,主要包括模型简化研究、材料去除方法、切削层简化及切削载荷施加。第四章采用有限元模拟与试验研究相结合的方法,针对航空多框整体结构件的铣削加工变形机理、预测方法以及变化规律开展了...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>