基于UMAT的航天铝合金大型构件淬火变形预测研究

发布时间：2021-07-05 15:47

　　如今整体化制造技术在航天领域被越来越多的采用,该技术可以制造出力学性能和耐久性能十分优良的构件,这使得该制造方式成为当今航空航天领域的主要制造方式之一。但是淬火变形超差一直以来都是制约该制造技术发展的瓶颈,据统计,在所有报废构件中,淬火变形超差占到了70%。此类构件往往尺寸较大,结构复杂,壁厚不均且整体偏薄,这些特点使得构件的刚度相对较低,故在淬火过程中极易发生较大的变形。目前,工艺试错和后续人工校核为主要的淬火变形控制方式,但因缺乏温度-应力-变形之间的耦合机理研究,及无法将已有的针对性本构模型更好的应用到工程应用上,使得淬火变形过程无法被准确的分析预测并加以控制。本文的研究对象为高强铸造铝合金ZL205A,该合金被广泛的应用于大型航天结构件中。通过淬火拉伸实验得到该合金在宽温度范围内,不同应变率下的拉伸真应力应变曲线。分析发现该合金在298-473K和573-773K两段温度区间内存在明显的力学性能差异。基于热激活机制,分别在两段温度区间内建立了Arrhenius-type的力学本构模型,为后续仿真分析奠定了基础。采用仿真分析软件ABAQUS的用户子程序接口,将得到的ZL205A铝... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大型航天用铝合金铸件

图 1-2 大型铝合金部件的淬火变形[3]铝合金构件一体化制造过程涉及复杂的工艺步骤过程中不断发生复杂变化，具体如图 1-3 所示[4]。工时效结束，材料的屈服强度发生了极大的变化 400MPa 左右。相比其他工艺步骤，淬火过程构件更加剧烈。此种剧烈的变化使得淬火过程成为了形情况及成品率的关键工艺。

图 1-2 大型铝合金部件的淬火变形[3]航天大型铝合金构件一体化制造过程涉及复杂的工艺步骤，构件的各标在整个过程中不断发生复杂变化，具体如图 1-3 所示[4]。从砂型铸最后的人工时效结束，材料的屈服强度发生了极大的变化，由最开a 增长为 400MPa 左右。相比其他工艺步骤，淬火过程构件各项指标度等变化更加剧烈。此种剧烈的变化使得淬火过程成为了构件生产定工件变形情况及成品率的关键工艺。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]铝合金大型复杂构件热处理过程的多场耦合模型与变形预报[D]. 杨夏炜.哈尔滨工业大学 2013
[2]淬火过程的计算机模拟与试验研究[D]. 李强.燕山大学 2003



本文编号：3266363