基于優(yōu)化載荷控制的鈦合金多層板SPF-DB數(shù)值模擬研究.pdf

1、超塑性成形／擴(kuò)散連接(簡(jiǎn)稱(chēng)SPF/DB)工藝，是航空航天領(lǐng)域成形研究的重要內(nèi)容之一。鈦合金多層板結(jié)構(gòu)由于其良好的結(jié)構(gòu)形態(tài)、較輕的零件重量和簡(jiǎn)化的零件數(shù)量，一直以來(lái)是SPF/DB工藝應(yīng)用的重點(diǎn)。目前鈦合金SPF／DB工藝雖已進(jìn)入使用階段，但根據(jù)航天科工306所以及航空625所在試件研制過(guò)程中遇到的問(wèn)題，成形質(zhì)量和穩(wěn)定性有待提高，針對(duì)多層板工藝參數(shù)和成形質(zhì)量的研究仍需深入，具有理論參考價(jià)值的成形工藝研究仍是目前的急需。 有限元方法作

2、為成形方法的輔助分析工具，可以簡(jiǎn)化繁瑣的試驗(yàn)，以直觀的方法得到對(duì)實(shí)際成形具有參考性的結(jié)論。本文圍繞鈦合金多層板SPF/DB的關(guān)鍵問(wèn)題，以實(shí)際工藝與試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)有限元軟件ABAQUS對(duì)其進(jìn)行了研究和探討。 本文首先討論了超塑性成形和擴(kuò)散連接的原理和力學(xué)特性，繼而討論了超塑性成形過(guò)程中的影響因素、變形機(jī)理和組織變化；然后對(duì)鈦合金彈翼四層板超塑性成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及尺寸進(jìn)行了研究，同時(shí)對(duì)其工藝流程做了概述。

3、在理論和試件工藝的基礎(chǔ)上，本文利用ABAQUS/Standard，將成形過(guò)程的應(yīng)變速率ε、應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m以及成形壓力加載方式P-t曲線綜合考慮，通過(guò)控制成形過(guò)程的ε，求算成形過(guò)程優(yōu)化壓力加載控制曲線。通過(guò)對(duì)單孔超塑性和四層板夾層結(jié)構(gòu)SPF/DB成形的數(shù)值模型分析，得到了數(shù)值模擬下的優(yōu)化載荷控制曲線、成形質(zhì)量和成形厚度分布。對(duì)比應(yīng)變速率對(duì)成形的影響，證明10<'-3>s<'-1>為最佳成形應(yīng)變速率。 文章最后對(duì)試驗(yàn)方案以及工