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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>>

浙江大学
浙江大学

航空铝合金残余应力消除及评估技术研究

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,因此广泛地用作各种军用与民用飞机的主要结构材料。航空铝合金为了获得高强韧性,必须进行固溶与时效处理,在淬火过程中产生很大的淬火残余应力。残余应力直接影响航空铝合金结构件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性与使用寿命,并导致后续机械加工过程中,由于材料内部的残余应力的释放,容易产生很大的加工变形。因此,研究航空铝合金残余应力控制与消除技术是极为重要的。本论文的研究工作,主要有以下几个方面:1.研究了铝合金构件内部残余应力的测试与评估技术。首先概述了国内外残余应力测试技术的研究历史与现状,在此基础上,分析了逐层钻孔法、X射线法测量航空铝合金结构件表层残余应力的原理与方法。其次,基于线弹性断裂力学原理,研究了一种被称为裂纹柔度法的残余应力测试新技术,详细分析了其测定原理、方法与实验装置。实验测定了7075铝合金板材在T73、T7351、T7352、T7353状态下的全厚...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

整体薄壁结构件残余应力预测与铣削加工变形研究

航空整体薄壁结构件的加工变形问题是一直困扰航空制造业的技术难点之一,实现薄壁结构件加工变形的预测和控制具有重大的理论意义和工程应用价值。为此,本文以航空铝合金7075-T7为研究对象,围绕引起整体结构件加工变形的主要原因,采用有限元模拟、实验验证等手段研究了航空铝合金毛坯板材的淬火、残余应力的拉伸消除以及整体薄壁件的铣削加工过程。首先,鉴于残余应力是引起加工变形的重要因素,本文为得到整体结构件的初始状态,运用准耦合方法对淬火过程中的温度场和应力场进行了模拟;预测了淬火冷却过程中毛坯件表层和心部温度的变化规律以及在冷却过程中所产生的极大的温度梯度;模拟了淬火过程中残余应力的变化趋势以及淬火后最终的三向残余应力分布情况;对模型中间截面淬火后残余应力以及弹性和塑形应变分布进行了分析,通过分析再次验证了淬火残余应力的产生原因。其次,模拟了拉伸法消除淬火残余应力的整个过程,并分析了拉伸法对毛坯件残余应力以及塑性变形的影响。针对不同拉伸量情...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

沈阳航空航天大学
沈阳航空航天大学

航空铝合金坯料残余应力及其控制措施的研究

2×××和7×××多种牌号的铝合金兼顾质轻、比强度高、耐腐蚀性好、抗应力疲劳性能优异、良好的机械加工性能等优点,是现代航空、航天、武器装备等领域必不可少的关键材料,其中7075铝合金厚板广泛应用于运载火箭、战机、民机、高速列车等的承载整体结构件,尺寸往往很大。该类整体航空部件除尺寸大外,结构也非常复杂,一般都需要经过数控铣削、增量轧压等工艺过程,然而,整体结构件的理想形状和尺寸很难获得,总是伴随着变形、翘曲甚至报废。引起这些问题的主要原因是残余应力。另外,疲劳、断裂、腐蚀与磨损等失效方式也都与残余应力密切相关。因而研究残余应力的大小及其分布规律具有重要意义,可为进一步的有效利用或者消除残余应力提供技术指导。本文主要做了如下工作:较为系统的阐述了铝及其合金尤其是航空铝合金的发展与应用、残余应力的产生与分类以及残余应力对航空工业的危害等。介绍了目前主流的或较为可靠的航空铝合金残余应力测试技术,阐述了X射线衍射法、中子衍射法、钻孔法、...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
山东大学

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>>

《现代经济信息》2017年21期
现代经济信息

航空铝合金的发展回顾与展望

引言我国的航空事业正处于稳定上升期。铝合金作为一种新型材料,以其轻便、耐腐蚀等良好性能,适应于航空制造领域需求,在其中得以广泛应用。因此,有必要对航空铝合金的发展历史进行回顾,并对其未来发展进行思考展望。对于高中生而言,通过对航空铝合金的发展回顾与展望,可联系课堂中有关金属特性的物理知识,并进行跨学科思考,提高对知识的应用能力,使思维得到开拓。一、对航空铝合金的发展与回顾研究的必要性铝合金是一种新型金属加工应用材料,在社会实践中得到广泛的应用,航空铝合金在我国航空制造领域得到广泛应用。为了进一步对高中物理知识进行深入理解,结合所学知识,对航空制造中应用的铝合金的物理特性进行研究,从而不断地额扩充自己的物理知识结构;同时,对航空铝合金的发展与未来发展探究,能够为我国航空制造事业的材料更新发展提供新的新论参考方向,对社会的发展具有重要的推进作用。二、航空铝合金的发展回顾铝合金是混合型金属,包括铜、锌、锰等多种金属元素[1]。一方面,...  (本文共1页) 阅读全文>>

《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》2017年06期
Transactions of Nonferrous Metals Society of China

基于量化预腐蚀损伤分析的航空铝合金疲劳寿命预测(英文)

methods,numerical techniques,FEM,etc.[10,16-18],its1 Introductioncharacteristic parameters were also identified to be thekey factor determining pre-corroded damage degree,Aluminium alloys are widely used in military andresidual fatigue strength and crack propagation rate.Onaerospace industries owing to their low density,highthe other hand,new methods were proposed based onstrength and favourable mechanical properties...  (本文共10页) 阅读全文>>