应力三轴度对铸态高强铝合金筒形件热强旋损伤的影响

摘要

7075高强铝合金密度小、塑性好、质量轻、耐腐蚀，是航空航天等高技术产业的首选材料。铸态7075铝合金筒坯经过旋压加工成所需的薄壁筒形件,可以克服传统的该类零件的制造方法的缺点，实现此类筒形件的轻量化、高性能、高可靠性、高效率和绿色成形制造,已成为制造此类零件的主要方法之一。然而，由于铸态高强度铝合金塑性差、难变形、轴向流动性差，室温下很难进行成型加工，旋压加工过程中极易产生开裂缺陷，严重影响筒形件的成形质量。又因为应力三轴度是影响开裂的主要因素之一，为此，本文以有限元数值仿真为主，并结合理论和实验方法，对该成形过程中的应力三轴度及其对损伤的影响进行系统的研究。本文的研究内容和所获得的主要结论如下： (1)基于Lemaitre损伤准则建立了考虑应力三轴度的铸态7075铝合金筒形件强力热反旋损伤准则，并通过有限元仿真和旋压实验验证了其可靠性； (2)解决了7075铝合金筒形件强力热反旋热力耦合有限元建模关键技术，建立了考虑应力三轴度的该过程有限元模型，并通过旋压实验验证了其可靠性； (3)研究获得了不同道次下应力三轴度沿筒形件轴向和周向的变化特征： 轴向路径：第一道次，在旋轮接触筒形件时，筒形件受旋轮的压力，在筒形件端部，内侧和外侧的应力三轴度为负值；第二、三、四道次，筒形件内侧和外侧的应力三轴度波动都比较大，内侧和外侧的应力三轴度的变化趋势基本相似。 周向路径：每道次的端部和根部应力三轴度的变化波动最大，且不具有任何规律，中部的应力三轴度的变化相对比较稳定。 (4)采用正交试验、回归分析，并结合二次多项式拟合方法建立了应力三轴度、损伤与工艺参数之间的关联关系模型和损伤与应力三轴度之间的关联关系模型。

目录

本文解决的关键问题与创新点

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 金属旋压的分类及其特点

1.3 筒形件旋压及应力三轴度国内外研究现状

1.4 本文选题背景及其意义

1.5 本文研究的主要内容

第二章 本文研究的理论基础

2.1 引言

2.2 筒形件强力热反旋基础理论

2.3弹塑性有限元法基础

2.4 损伤力学理论

2.5应力三轴度基础理论

2.6本章小结

第三章 考虑应力三轴度影响的开裂预测模型的建立

3.1引言

3.2 考虑应力三轴度的筒形件多道次强力热反旋损伤准则的建立

3.3筒形件多道次强力热反旋有限元模型的建立及可靠性验证

3.4 本章小结

第四章 应力三轴度变化特征分析

4.1 引言

4.2应力三轴度变化特征分析

4.4 本章小结

第五章 应力三轴度和工艺参数与损伤的关联关系研究

5.1 引言

5.2 研究方案与方法

5.3 应力三轴度和工艺参数与损伤的关联关系研究

5.4 二次回归模型的可靠性

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢

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