本文關(guān)鍵詞：基于殘余應(yīng)力的鋁合金預(yù)拉伸板加工變形分析

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【摘要】：加工變形問(wèn)題一直是困擾中國(guó)乃至世界機(jī)體制造的難題,每年因?yàn)榧庸ぷ冃螁?wèn)題造成的損失數(shù)以十億記,其中航空整體結(jié)構(gòu)件的加工變形問(wèn)題尤為突出。雖然近些年我國(guó)鋁合金厚板的生產(chǎn)能力快速增加,但是存在加工變形和性能等方面的問(wèn)題,致使我國(guó)在鋁厚板生產(chǎn)過(guò)剩的同時(shí)需要進(jìn)口航空級(jí)厚板。鋁厚板材料去除引起的殘余應(yīng)力再平衡是航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形的重要因素,且鋁厚板中的殘余應(yīng)力在其生產(chǎn)過(guò)程中形成,不受制造過(guò)程控制。因此,本文從鋁厚板生產(chǎn)和材料去除引起的加工變形兩方面進(jìn)行分析�；阡X合金厚板和航空整體結(jié)構(gòu)件的研究現(xiàn)狀,借助實(shí)驗(yàn)測(cè)試、力學(xué)建模、數(shù)值模擬等手段,研究了鋁厚板的淬火和預(yù)拉伸工藝,對(duì)殘余應(yīng)力釋放引起的工件變形解析式進(jìn)行推導(dǎo),最后使用Python腳本語(yǔ)言在ABAQUS軟件上對(duì)淬火和預(yù)拉伸仿真進(jìn)行定制應(yīng)用開(kāi)發(fā)。主要的工作內(nèi)容如下:1.將鋁厚板假想的劃分為若干層,以淬火殘余應(yīng)力為依據(jù)定義了等效塑性應(yīng)變概念,并進(jìn)行彈性模量和屈服應(yīng)力不均勻求解式推導(dǎo)。對(duì)比解析式方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法得到的屈服應(yīng)力分布曲線,兩者誤差在2%以內(nèi)證明了等效塑性應(yīng)變的可行性。此外,通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得彈性模量-塑性應(yīng)變數(shù)據(jù)并擬合成多項(xiàng)式曲線。進(jìn)行了考慮屈服應(yīng)力和彈性模量不均勻性的預(yù)拉伸率分別為1.8%、2.2%、2.5%的殘余應(yīng)力有限元仿真,改進(jìn)后的仿真結(jié)果無(wú)論在趨勢(shì)還是大小上相比于改進(jìn)前結(jié)果均有很大提升。2.在殘余應(yīng)力釋放引起的工件變形分析中,進(jìn)行等效受力假設(shè)和等效軋制方向應(yīng)力假設(shè),以力學(xué)、幾何和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)對(duì)殘余應(yīng)力釋放引起工件變形和再平衡后等效軋制方向應(yīng)力的解析式進(jìn)行推導(dǎo)。將解析式求得的結(jié)果和有限元仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,二者結(jié)果十分相近證明論文中推導(dǎo)解析式的正確性。3.針對(duì)有限元仿真建模過(guò)程繁雜和淬火仿真中輸入?yún)?shù)量大的問(wèn)題,在ABAQUS軟件上進(jìn)行了定制應(yīng)用程序開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了淬火和預(yù)拉伸的有限元快速建模。并通過(guò)淬火和預(yù)拉伸仿真的實(shí)例操作,驗(yàn)證了定制應(yīng)用程序的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：航空整體結(jié)構(gòu)件 鋁合金厚板 殘余應(yīng)力 加工變形 二次開(kāi)發(fā)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V261
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 鋁厚板殘余應(yīng)力形成的研究9-11
• 1.2.2 航空整體結(jié)構(gòu)件加工變形的研究11-12
• 1.2.3 基于Python的ABAQUS二次開(kāi)發(fā)12-13
• 1.3 本文的研究目標(biāo)、內(nèi)容及方法13-15
• 1.3.1 研究目標(biāo)13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.3 研究方法14-15
• 1.4 論文框架與章節(jié)安排15-17
• 第2章 預(yù)拉伸消除淬火殘余應(yīng)力的仿真研究17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 預(yù)拉伸降低殘余應(yīng)力的過(guò)程17-20
• 2.2.1 加載過(guò)程內(nèi)應(yīng)力變化17-19
• 2.2.2 卸載過(guò)程內(nèi)應(yīng)力變化19-20
• 2.3 預(yù)拉伸過(guò)程材料非均勻性分析機(jī)理20-24
• 2.3.1 等效淬火塑性應(yīng)變20-21
• 2.3.2 彈性模量的非均勻性21-22
• 2.3.3 屈服極限的非均勻性22-23
• 2.3.4 推導(dǎo)公式的驗(yàn)證23-24
• 2.4 預(yù)拉伸的數(shù)值模擬24-31
• 2.4.1 材料參數(shù)25
• 2.4.2 彈性模量-塑性應(yīng)變曲線測(cè)量試驗(yàn)25-27
• 2.4.3 仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析27-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 殘余應(yīng)力釋放引起的工件變形與應(yīng)力再平衡32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 推導(dǎo)過(guò)程中的基本假設(shè)32-36
• 3.2.1 等效受力假設(shè)32-35
• 3.2.2 等效軋制方向應(yīng)力假設(shè)35-36
• 3.3 變形計(jì)算解析式推導(dǎo)與驗(yàn)證36-43
• 3.3.1 簡(jiǎn)單薄板類工件36-41
• 3.3.2 簡(jiǎn)單隔框類工件41-43
• 3.4 再平衡后等效軋制方向應(yīng)力計(jì)算解析式推導(dǎo)與驗(yàn)證43-47
• 3.4.1 簡(jiǎn)單薄板類工件43-45
• 3.4.2 簡(jiǎn)單隔框類工件45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 基于Python的ABAQUS淬火-預(yù)拉伸定制應(yīng)用開(kāi)發(fā)49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 淬火仿真基本介紹49-50
• 4.3 定制應(yīng)用開(kāi)發(fā)50-55
• 4.3.1 內(nèi)核部分51-52
• 4.3.2 用戶圖形界面部分52-55
• 4.4 定制應(yīng)用操作實(shí)例55-59
• 4.4.1 淬火仿真操作56-57
• 4.4.2 預(yù)拉伸仿真操作57-58
• 4.4.3 仿真結(jié)果58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-63
• 5.1 總結(jié)60-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目68-69
• 致謝69

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