基于有限元分析的薄壁結構件加工變形預測方法研究.pdf

1、隨著航空航天產(chǎn)品設計理念的不斷更新,越來越多的薄壁結構件應用于各種飛行器結構上。但是薄壁結構件結構復雜、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)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。目前我國尚缺乏對薄壁結構件機械加工共性技術的支持,導致其加工水平與國外先進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構件加工變形預測方法的研究,可以在加工前預判工件的變形狀態(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)實意義。
　　本文從材料供應狀態(tài)的應力分析入手,研究了鋁合金預拉伸板制備過程中所形成殘余應力的變化過程?；趶椥粤W理論,建立了殘余應力釋放過程中的應力-應變模型。通過剝層測量實驗,間接獲得了板材內(nèi)部殘余應力的分布規(guī)律,結果表明預拉伸板材初始應力狀態(tài)為表層壓應力、里層拉應力,應力分布呈“M”形狀。通過對剝層過程進行有限元仿真,得到的工件變形狀態(tài)與實驗測量結果具有很好的一致性,從而驗證了應

3、力-應變模型的正確性。
　　通過合理選擇材料本構模型、確定材料失效準則、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力狀態(tài)和銑削力與加工過程的實際情況吻合良好,表明所建立的有限元模型能夠真實反映銑削加工過程,且具有很高的計算精度。在此基礎上,對有限元仿真模型的參數(shù)進行了優(yōu)化,達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。
　　綜合考慮殘余應力、銑削