飛機(jī)弱剛性鋁合金結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力和加工變形控制技術(shù)研究.pdf

1、航空航天工業(yè)中大量采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件結(jié)構(gòu)剛度弱，材料去除量大，加工變形問題格外突出。本文以能量理論為全新視角闡述了加工變形的本質(zhì)原因，以弱剛性結(jié)構(gòu)件為研究對象，進(jìn)行了變形控制的深入研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)以實(shí)驗(yàn)力學(xué)為基礎(chǔ)，開展了毛坯材料的殘余應(yīng)力測試與建?；A(chǔ)研究。根據(jù)圣維南原理，提出了試樣尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何特征，系統(tǒng)研究了薄板、梁、回轉(zhuǎn)體和塊體的殘余應(yīng)力測試、建模與修正問題。針對三維問題，提出了以試驗(yàn)測

2、試與數(shù)值仿真為基礎(chǔ)的模型修正法，完成了三維模鍛結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場重構(gòu)，并采用間接驗(yàn)證的方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
　　(2)采用能量理論分析加工變形問題，闡述了變形問題的影響因素。初始?xì)堄鄳?yīng)力是材料制備工藝殘留能量，通過優(yōu)化材料去除策略可以改善變形。加工殘余應(yīng)力是金屬加工過程不可避免引入的外部能量，本質(zhì)上是附加的平面應(yīng)力能量。加工變形在不同的階段由不同的因素主導(dǎo)，粗加工階段變形主要由初始?xì)堄鄳?yīng)力釋放導(dǎo)致。精加工階段變形由結(jié)構(gòu)弱剛性與加工殘余應(yīng)

3、力共同作用導(dǎo)致。
　　(3)系統(tǒng)研究了梁類結(jié)構(gòu)件的材料制備工藝，采用數(shù)值仿真分析了材料溫度-位移耦合的殘余應(yīng)力產(chǎn)生過程。采用輪廓法精確測試了特定區(qū)域的殘余應(yīng)力分布。結(jié)合試驗(yàn)測試與數(shù)值分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型修正，建立了材料完整的應(yīng)力場。通過變形分析提出了基于優(yōu)化余量分配的加工變形控制方法，以縮比試驗(yàn)和全尺寸試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的正確性。
　　(4)以弱剛性薄壁支架零件為研究對象，采用特征試驗(yàn)分析了初始?xì)堄鄳?yīng)力、加工殘余應(yīng)力、銑削力、裝