基于有限元分析的薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形預(yù)測方法研究.pdf

1、隨著航空航天產(chǎn)品設(shè)計理念的不斷更新,越來越多的薄壁結(jié)構(gòu)件應(yīng)用于各種飛行器結(jié)構(gòu)上。但是薄壁結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差,加工變形和尺寸穩(wěn)定性難以控制,對航空制造業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前我國尚缺乏對薄壁結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工共性技術(shù)的支持,導(dǎo)致其加工水平與國外先進(jìn)水平相比存在很大差距,工件制造精度低和長期穩(wěn)定性差的問題嚴(yán)重地制約著我國新型飛行器的快速發(fā)展。因此,通過開展板框類薄壁結(jié)構(gòu)件加工變形預(yù)測方法的研究,可以在加工前預(yù)判工件的變形狀態(tài),對優(yōu)化工藝方案

2、、降低生產(chǎn)成本及提高生產(chǎn)效率具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文從材料供應(yīng)狀態(tài)的應(yīng)力分析入手,研究了鋁合金預(yù)拉伸板制備過程中所形成殘余應(yīng)力的變化過程。基于彈性力學(xué)理論,建立了殘余應(yīng)力釋放過程中的應(yīng)力-應(yīng)變模型。通過剝層測量實(shí)驗,間接獲得了板材內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布規(guī)律,結(jié)果表明預(yù)拉伸板材初始應(yīng)力狀態(tài)為表層壓應(yīng)力、里層拉應(yīng)力,應(yīng)力分布呈“M”形狀。通過對剝層過程進(jìn)行有限元仿真,得到的工件變形狀態(tài)與實(shí)驗測量結(jié)果具有很好的一致性,從而驗證了應(yīng)

3、力-應(yīng)變模型的正確性。
　　通過合理選擇材料本構(gòu)模型、確定材料失效準(zhǔn)則、劃分合適網(wǎng)格及選取正確單元,建立了銑削加工過程的三維有限元仿真模型。通過仿真計算可知工件的應(yīng)力狀態(tài)和銑削力與加工過程的實(shí)際情況吻合良好,表明所建立的有限元模型能夠真實(shí)反映銑削加工過程,且具有很高的計算精度。在此基礎(chǔ)上,對有限元仿真模型的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,達(dá)到了計算精度最高和計算成本最小的目的,為后續(xù)加工變形的精確計算奠定了基礎(chǔ)。
　　綜合考慮殘余應(yīng)力、銑削