鋁合金折疊夾芯結(jié)構(gòu)沖壓成形工藝及壓縮性能.pdf

1、航天、航空飛行器和高速列車等高速交通運(yùn)輸工具對結(jié)構(gòu)的質(zhì)量非常敏感，重量減輕，可明顯提高飛行器的載重能力和動力性能，降低燃料消耗，因此具有高比強(qiáng)度和高比剛度的夾芯結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。折疊夾芯結(jié)構(gòu)具有開放的單元，能夠克服蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)吸水后不易排出的缺點(diǎn)，但其形狀復(fù)雜，成形困難，尤其是相對較厚的輕質(zhì)金屬薄板，因此探究輕質(zhì)金屬薄板折疊夾芯結(jié)構(gòu)的成形工藝具有重要意義。
　　本文選用5052鋁合金板料，探究了折疊夾芯結(jié)構(gòu)的沖壓成形工藝及其壓縮

2、性能。為更好的分析材料在不同沖壓工藝參數(shù)下的沖壓性能，優(yōu)化工藝參數(shù)，首先通過室溫和高溫拉伸實驗，確定材料在不同溫度，不同應(yīng)變率狀態(tài)下的拉伸性能。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，5052鋁合金變形抗力減小，且材料有明顯的應(yīng)變和應(yīng)變率硬化效應(yīng)。由實驗得到的不同溫度和應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，求得5052鋁合金的熱拉伸Fields-Backofen本構(gòu)方程，并在此基礎(chǔ)上加軟化項對其修正，為后面沖壓成形等相關(guān)的數(shù)值模擬提供了材料參數(shù)。
　　通過

3、冷沖壓和熱沖壓探究了沖壓速度，板材厚度，板材尺寸，板材的初始沖壓溫度對折疊結(jié)構(gòu)沖壓成形質(zhì)量的影響。冷沖壓時，在研究的四種不同厚度板材中，0.3mm和0.5mm厚的板材表現(xiàn)出較好的成形質(zhì)量。四種沖壓速度中，1mm/min時板材的減薄率最小。為一次成形盡可能多的單元，實驗分別在長度和寬度方向上擴(kuò)展單元數(shù)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)寬度方向擴(kuò)展單元更容易成形。熱沖壓時，提高鋁合金板材的初始成形溫度對沖壓結(jié)果有明顯改善，400～500℃是較為合理的成形溫度區(qū)間

4、。較高和較低的沖壓速度均不利于折疊結(jié)構(gòu)的熱沖壓成形。然后論文通過有限元軟件Dynaform對冷熱沖壓過程進(jìn)行了模擬，分析了板料成形過程中的厚度分布、應(yīng)力狀態(tài)以及溫度場，并評估了不同幾何參數(shù)對其工藝性的影響。發(fā)現(xiàn)在熱成形中，冷沖壓時易出現(xiàn)破裂失效的部位溫度降低最快，變形抗力增大，使得變形區(qū)轉(zhuǎn)移，板料成形更均勻。
　　對成形樣件進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗，探究了折疊夾芯結(jié)構(gòu)的壓縮性能。實驗證明，沖壓成形得到的折疊夾芯結(jié)構(gòu)是一種有效的吸能結(jié)構(gòu)