航空薄壁结构件加工变形数值仿真研究

【类型】学位论文

【作者】张延成 

【关键词】 航空薄壁结构件 残余应力 改进剥层应变法 加工变形 加工工艺

【摘要】航空薄壁件尺寸大、结构复杂、形状精度要求很高,并且薄壁件有的部位只有1.5-3mm厚,甚至小于1.5mm刚性很差,在加工过程中很容易会发生弯曲、扭曲、或弯扭组合等的结构变形,使零件难以达到设计要求,甚至成为废品,严重影响了航空产品的生产进度与成本。本文在阐述航空整体结构件国内外加工研究现状的基础上,通过理论分析、有限元数值仿真以及已知实验对比研究相结合的方法,从残余应力入手,对航空整体结构件的铣削加工变形预测进行了较为深入的研究。(1)首先,本文运用弹塑性力学理论,根据拉、压两种应力所产生的应变情况推导了适合预拉伸铝合金厚板内部残余应力的改进剥层应变法。为了便于处理应变数据,建立了人性化的VB数据处理系统,并通过有限元方法对宏观应力释放法测试三维残余应力分布进行了验证。(2)其次,对实际的铣削状态进行简化,建立三维弹塑性有限元铣削模型,通过动态给去除材料所在单元的单元面上加载、卸载方法来实现切削力作用过程,并通过有限元的“生死单元技术”模拟材料去除。从理论上分析了工件加工过程中产生塑性变形、残余应力的原因,并通过已知典型薄壁件的加工参数对模型的合理性进行了验证。(3)利用建立起的切削模型,对薄壁件侧壁最后一道工序的加工余量,以及薄壁件不同的压板数目、相同压板数目而不同的装卡位置对薄壁件变形的影响进行了仿真分析。(4)最后,对航空多框薄壁件中框体的加工顺序对整体变形的影响进行了仿真研究。本文对有效减小或抑制零件加工变形,对航空整体结构件数控加工变形进行预测具有重要的现实意义和价值。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】东北大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】巩亚东

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