航空铝合金残余应力引起构件变形的数值模拟

摘要

该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,将研究结果与相关文献实验结果作了比较验证,取得了较好的一致性.3、研究了铝合金板材材料去除过程中由残余应力释放引起变形的数值求解方法.4、建立了某军用飞机隔框零件比例件三维淬火过程有限元模型,模拟得到其三维瞬态温度场与应力场.研究了隔框比例件在不同材料去除过程中由残余应力释放引起的变形问题.对底面加工、槽面加工时残余应力释放引起的变形进行数值模拟,得到了残余应力对隔框构件加工变形影响最小的材料去除方式.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究背景

1.2残余应力研究发展概况

1.2.1残余应力定义

1.2.2残余应力研究简况及分类

1.2.3残余应力的产生机理

1.2.4残余应力测试方法

1.3航空铝合金残余应力研究概况

1.3.1航空铝合金淬火残余应力产生机理

1.3.2航空铝合金残余应力消除技术概况

1.4淬火残余应力数值模拟技术研究概况

1.4.1一般材料淬火过程的数值模拟技术研究概况

1.4.2航空铝合金淬火残余应力数值模拟技术研究概况

1.5本论文研究目标、内容与方法

1.5.1研究目标

1.5.2研究内容

1.5.3研究方法

1.6论文章节安排

第二章航空铝合金淬火残余应力的数值模拟

2.1引言

2.2模拟物性参数的确定

2.3板材淬火残余应力的有限元模拟

2.3.1板材温度场的有限元模拟

2.3.2板材应力场的有限元模拟

2.3.3模拟结果与实验结果的比较

2.4隔框比例件的淬火模拟

2.4.1隔框温度场的有限元模拟

2.4.2隔框应力场的有限元模拟

2.5本章小结

第三章机械拉伸法消除残余应力的数值模拟

3.1引言

3.2机械拉伸法作用机理

3.3铝合金材料性能试验

3.4机械拉伸法消除残余应力的理论计算

3.5机械拉伸法模拟单元选择及有限元模型

3.5.1模拟单元选择

3.5.2有限元模型的建立

3.6拉伸过程模拟结果及分析

3.7本章小结

第四章残余应力释放引起构件变形的数值模拟与实验研究

4.1引言

4.2残余应力释放引起构件变形的理论计算模型

4.3试验件残余应力释放引起变形的数值模拟

4.3.1单元的“生”与“死”

4.3.2不同工艺条件下试验件变形模拟结果与分析

4.3.3残余应力消除前后试验件变形模拟

4.4试验件残余应力释放引起变形的模拟试验验证

4.4.1试验过程

4.4.2结果分析

4.5隔框残余应力释放引起变形的数值模拟

4.5.1隔框底面材料去除的变形模拟

4.5.2隔框槽面不同材料去除顺序的变形模拟

4.6本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读学位期间参与科研项目及发表论文

致谢