万吨铝合金厚板张力拉伸机拉伸断带研究

发布时间：2017-07-20 14:14

  本文关键词：万吨铝合金厚板张力拉伸机拉伸断带研究

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【摘要】：课题来源于国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”课题“航空万吨级铝合金板张力拉伸机装备”(编号:2015ZX04005-011)及国家科技特派计划资助项目“12000吨航空用大型铝板张力拉伸机拉伸过程控制关键技术研究及应用”(编号:2009GJF10028)。万吨铝合金厚板张力拉伸机是生产高品质航空铝合金板材的关键设备,在拉伸过程中断带不可避免,巨大拉伸断裂力瞬时释放对设备的造成巨大冲击,开展拉伸断带机理和断带缓冲保护技术研究,是目前的热点问题。本文以某万吨铝合金厚板张力拉伸机为研究对象,对拉伸断带展开研究,为拉伸机的结构和断带缓冲装置设计提供理论基础,具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要研究内容如下:(1)介绍万吨级铝合金厚板张力拉伸机的工作原理和结构形式,利用有限元技术对其极限工况下的强度和刚度进行分析,验证万吨张力拉伸机结构设计的合理性。(2)根据万吨铝合金厚板张力拉伸机各部件之间的连接关系,定义铝合金板材与钳口的摩擦接触、钳口与拉伸机机架的接触关系,建立考虑铝合金板材厚度、材料缺陷和淬火残余应力的万吨张力拉伸机拉伸断带分析模型。(3)考虑万吨张力拉伸机的钳口部件与铝合金板材耦合关系,模拟铝合金板材拉伸断带时对钳口部件的冲击,得到断带时钳口、弹性螺栓以及拉伸机机架的冲击力的变化规律。分析万吨张力拉伸机机架等关键零部件在断带冲击力作用下的应力、应变,从理论上验证万吨张力拉伸机结构、缓冲装置设计的合理性。(4)研究材料缺陷对拉伸机断带冲击的影响,得到不同厚度铝合金板在最佳拉伸率下断带的初始孔洞体积分数,计算材料的临界缺陷尺寸,为拉伸前的无损检测提供理论依据。考虑淬火残余应力的影响,将淬火残余应力导入铝合金厚板拉伸断带模型中,分析淬火残余应力对铝合金板材拉伸过程中应力强度因子的影响,揭示裂纹扩展时应力强度因子的变化规律。(5)对常用板材、最宽板材、最大钳口负载系数、最厚板材以及拉伸断带等五种不同工况下万吨铝合金板张力拉伸机进行现场拉伸测试研究,与有限元分析结果进行对比,验证拉伸机拉伸断带分析模型的正确性。
【关键词】：张力拉伸机 铝合金厚板 拉伸断带 材料缺陷 淬火残余应力
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH871
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题的来源及意义8-10
• 1.2 铝合金板残余应力形成及消除机理10-11
• 1.3 张力拉伸机结构与拉伸断带研究现状11-16
• 1.3.1 张力拉伸机结构形式11-15
• 1.3.2 拉伸机拉伸断带研究现状15-16
• 1.4 论文研究内容16-18
• 2 万吨铝合金厚板张力拉伸机结构与受力分析18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 万吨张力拉伸机结构及工作原理18-21
• 2.3 万吨张力拉伸机受力分析21-28
• 2.3.1 拉伸机受力分析21-24
• 2.3.2 拉伸机结构强度分析24-28
• 2.4 万吨张力拉伸机断带缓冲装置及原理28-30
• 2.5 本章小结30-32
• 3 万吨铝合金厚板张力拉伸机拉伸断带分析模型32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 万吨拉伸机拉伸断带分析模型32-42
• 3.2.1 考虑材料缺陷的铝合金本构方程32-39
• 3.2.2 冲击接触的定义39-40
• 3.2.3 万吨张力拉伸机拉伸断带分析模型40-42
• 3.3 本章小结42-44
• 4 拉伸断带对万吨铝合金厚板张力拉伸机冲击影响分析44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 铝合金厚板断裂过程模拟44-47
• 4.3 拉伸断带对钳口冲击分析47-50
• 4.4 拉伸断带对拉伸机冲击分析50-51
• 4.5 本章小结51-54
• 5 参数变化对万吨铝合金厚板张力拉伸机拉伸断带影响研究54-72
• 5.1 引言54
• 5.2 铝合金板厚度对拉伸机断带冲击影响54-57
• 5.3 材料缺陷对拉伸断带冲击影响57-61
• 5.3.1 材料缺陷对断带冲击的影响57-59
• 5.3.2 铝合金板拉伸断带的临界缺陷尺寸59-61
• 5.4 淬火残余应力对拉伸机断带冲击影响61-70
• 5.4.1 淬火残余应力对断带冲击的影响61-63
• 5.4.2 铝合金板拉伸断带的应力强度因子63-70
• 5.5 本章小结70-72
• 6 万吨铝合金厚板张力拉伸机拉伸试验研究72-84
• 6.1 前言72
• 6.2 铝合金小试件拉伸测试72-74
• 6.3 万吨张力拉伸机拉伸过程试验测试74-80
• 6.4 万吨张力拉伸机拉伸断带冲击测试80-82
• 6.5 本章小结82-84
• 7 结论与展望84-86
• 7.1 结论84-85
• 7.2 展望85-86
• 致谢86-88
• 参考文献88-96
• 附录96
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录96
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录96

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本文编号：568421