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- 航空铝合金坯料残余应力及其控制措施的研究
- 作者： 胡耀阳 来源： 沈阳航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空铝合金 厚板 残余应力 试验测量 数值模拟 拉弯法
- 描述： 2×××和7×××多种牌号的铝合金兼顾质轻、比强度高、耐腐蚀性好、抗应力疲劳性能优异、良好的机械加工性能等优点，是现代航空、航天、武器装备等领域必不可少的关键材料，其中7075铝合金厚板广泛应用于运载火箭、战机、民机、高速列车等的承载整体结构件，尺寸往往很大。该类整体航空部件除尺寸大外，结构也非常复杂，一般都需要经过数控铣削、增量轧压等工艺过程，然而，整体结构件的理想形状和尺寸很难获得，总是伴随着变形、翘曲甚至报废。引起这些问题的主要原因是残余应力。另外,疲劳、断裂、腐蚀与磨损等失效方式也都与残余应力密切相关。因而研究残余应力的大小及其分布规律具有重要意义，可为进一步的有效利用或者消除残余应力提供技术指导。本文主要做了如下工作：较为系统的阐述了铝及其合金尤其是航空铝合金的发展与应用、残余应力的产生与分类以及残余应力对航空工业的危害等。介绍了目前主流的或较为可靠的航空铝合金残余应力测试技术，阐述了X射线衍射法、中子衍射法、钻孔法、裂纹柔度法测量残余应力的原理与方法。其次，自制了测量装置，将一种被称为压痕应变法的残余应力测试新技术首次引入到航空铝合金厚板残余应力的测量，结合试验测量过程，对压痕应变法的测量原理、试验标定等过程进行了细致的阐释。测量了厚度为50mm的7075铝合金淬火板坯的表面残余应力，并和基于Ansys软件的有限元数值模拟结果进行对比，二者基本一致。在验证了有限元仿真结果可靠性的前提下，进一步用瞬态有限元法对一系列不同厚度的7075铝合金板材进行了淬火残余应力模拟，并揭示了其形成机理与分布规律。为航空铝合金厚板的后续机械加工提供指导。将用于型材成形的拉弯法引入到航空铝合金坯料残余应力的消除或者控制，用Ansys软件对同时拉伸和弯曲进行了有限元模拟，分别对先拉后弯和先弯后拉进行了相关的数值计算，并给出了最终的残余应力解析式。该部分作为残余应力控制方法的一次尝试和探究，希望起到抛砖引玉的作用。