【摘要】：隨著我國航空事業(yè)的高速發(fā)展,用于冷擠壓強化飛機機身緊固孔的開縫襯套的需求必然會不斷增加,而目前國內(nèi)小直徑開縫襯套的需求基本上依靠進口,為了縮小同國外開縫襯套制備技術(shù)上的差距,本文基于雙軸柔性滾彎技術(shù),以302不銹鋼帶材作為開縫襯套制備材料,通過仿真與實驗研究其成形規(guī)律,并對雙軸柔性滾彎的理論模型進行探究。主要工作和成果如下:1.針對直徑小于8mm的直筒開縫襯套制備難題設(shè)計了新的剛性軸夾具,建立其有限元仿真模型,開展靜力學(xué)分析和剛性軸受力分析,優(yōu)化夾具體尺寸,并改進其支撐和固定方式,實驗結(jié)果表明該夾具可穩(wěn)定夾持直徑4mm和5mm剛性軸,從而為小直徑直筒開縫襯套的制備奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2.基于302不銹鋼單軸拉伸實驗獲得其常溫下應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律;對聚氨酯材料本構(gòu)模型開展研究,并結(jié)合其單軸拉伸實驗和數(shù)據(jù)擬合,確定用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型描述聚氨酯材料在小變形時的變形情況;據(jù)此建立了雙軸柔性滾彎過程的有限元仿真模型并得到了試驗驗證,且通過仿真研究獲得了工藝參數(shù)對302不銹鋼帶材成形直徑的影響規(guī)律。3.通過雙軸柔性滾彎試驗研究了工藝參數(shù)對302不銹鋼帶材成形性能的影響趨勢,基于Matlab軟件編寫了帶材成形直徑的識別程序;通過單因素試驗和正交試驗發(fā)現(xiàn)影響帶材成形直徑的工藝參數(shù)由大到小依次為:聚氨酯輪硬度、剛性軸擠壓量、帶材硬度和剛性軸直徑,而剛性軸直徑是制約帶材極限成形直徑的決定性因素,最后成功制備出了直徑為5.2mm的直筒開縫襯套,突破了國內(nèi)制備開縫襯套的最小直徑。4.結(jié)合寬板彈塑性彎曲理論和雙軸柔性滾彎的接觸力學(xué)模型,對帶材雙軸柔性滾彎過程開展變形分析,獲得其成形直徑的計算方法,并建立了剛性軸所受徑向力的數(shù)學(xué)模型,該模型有效性得到了擠壓力在線測量的試驗驗證。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文。襯套又分為無縫襯套和開縫襯套兩種，，為了保證襯套剛時的過盈量，無縫襯套在制備時必須要嚴格控制其成形；且冷擠壓后會殘留在孔中，不易取出。相反，開縫襯調(diào)節(jié)孔、襯套、和擠壓芯棒之間的配合保證接觸區(qū)域貼 1.1 所示。但是孔壁會因為擠壓區(qū)組織的塑性流動而在增加鉸削工序，祛除凸脊。冷擠壓強化后襯套會因為擠壓多為批量生產(chǎn)。開縫襯套冷擠壓強化工藝具有強化效果的應(yīng)用越來越廣泛。

圖 1. 2 擠壓芯棒外形圖開縫襯套。開縫襯套作為冷擠壓強化中重要部件，其作用是避免孔壁與擠壓芯棒直高強化效果，同時它的厚度是決定擠壓效果的重要參數(shù)， 也是本文研究的重點，行詳細的介紹。擠壓量。擠壓量在冷擠壓強化中又叫做過盈量，脹孔量，在開縫襯套冷擠壓強化中工作段直徑和襯套厚度與待強化孔直徑之差。擠壓量是冷擠壓強化工藝中的最關(guān)則不能使孔壁產(chǎn)生足夠深度的殘余應(yīng)力層，達不到預(yù)期的強化效果；太大可能會度極限，在孔壁上產(chǎn)生微裂紋，反而取得相反的效果，因此選擇合理的擠壓量至上通常用相對擠壓量來表示擠壓量的大小，它的大小與孔的初始直徑、擠壓芯棒和開縫襯套的厚度有如下關(guān)系：002rD t DED rE 是相對擠壓量，0D 為冷擠壓孔的初始直徑，D 為擠壓芯棒的工作段外徑，t 為度。在選擇擠壓量的大小時要考慮結(jié)構(gòu)承受的外載荷情況、孔材料的強度、孔的寸，然后通過仿真和多次實驗取得最佳值。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V262

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本文編號：2617370