本文關(guān)鍵詞：TA15飛機隔框基于m值理論的高效超塑成形技術(shù)

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【摘要】：TA15合金屬于近?型鈦合金,既具備?型鈦合金良好的可焊性,又具備與???型鈦合金接近的工藝塑性,是綜合性能優(yōu)良的鈦合金,被廣泛應用在航空航天方面,主要用來制造飛機隔框,起落架等構(gòu)件。隔框零件具有高筋薄壁的特點,使鍛件難成形。怎樣使該鍛件成形容易、效率高并減小載荷是急需解決的問題。本文提出基于m值法的高效超塑成形方法,研究TA15合金飛機隔框的整體成形過程,采用有限元數(shù)值模擬軟件DEFORM分析最佳工藝參數(shù)和探索成形時可能存在的缺陷。本課題在拉伸實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,研究了TA15合金的超塑性本構(gòu)方程。在溫度850℃-950℃時,基于經(jīng)典的雙曲正弦函數(shù)Arrhenius本構(gòu)關(guān)系,用線性回歸法求出熱激活能216.7kJ/mol,并構(gòu)建本構(gòu)方程。通過檢驗后發(fā)現(xiàn)本構(gòu)方程存在一定的誤差,采用1stopt軟件修正,修正后的本構(gòu)方程精度較高,達到了99.3%,可以較好的表示材料熱力學參數(shù)和流動應力之間的關(guān)系�；贒EFORM-3D軟件的本構(gòu)方程模擬驗證中,顯示模擬結(jié)果和實驗結(jié)果吻合,證明修正后的本構(gòu)方程較真實。在隔框零件圖的基礎(chǔ)上,查閱相關(guān)資料,采用UG軟件設(shè)計合理的冷鍛件和熱鍛件圖,考慮毛邊槽等形狀和尺寸之后,設(shè)計并繪制鍛模型槽。在隔框零件的坯料設(shè)計中,使用DEFORM-3D軟件對初始毛坯優(yōu)化,分析模擬結(jié)果,改進填充不滿和體積分布不均勻等缺陷后,確定最優(yōu)毛坯。采用模型設(shè)計的方法,設(shè)計縮比隔框的鍛件圖,鍛模圖和最優(yōu)坯料,為三維數(shù)值模擬提供理論模型。本文將建立并修正過的TA15合金本構(gòu)方程作為材料模型,將實驗確定的最佳溫度900℃作為成形溫度,將原始隔框鍛模圖和坯料圖作為三維模型,導入軟件DEFORM-3D中,對原始隔框的鍛造過程進行數(shù)值模擬。結(jié)果顯示,與超塑性成形,等溫鍛造和常規(guī)鍛造等方法的成形載荷9051t,19708t和33001t相比,原始隔框采用高效超塑性成形法的成形載荷只需7233t,而且等效應力,等效應變小,成形效果好。同時成形時間比超塑性成形短,效率提高了近一倍。將高效超塑性成形法運用在縮比隔框的數(shù)值模擬中,得到的載荷只需385t,為實際采用400t液壓機鍛造縮比鍛件提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：TA15合金 本構(gòu)方程 鍛模設(shè)計 高效超塑性成形 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V262
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 選題依據(jù)、目的及意義10-11
• 1.3 超塑性的本構(gòu)方程11-13
• 1.4 超塑性等溫鍛造成形技術(shù)13-14
• 1.5 軟件DEFORM在塑性成形中的應用14-15
• 1.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.6.1 國外研究現(xiàn)狀15
• 1.6.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.7 關(guān)鍵問題與創(chuàng)新點16
• 1.8 研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 實驗材料與實驗方法18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 實驗材料和試樣制備18-20
• 2.2.1 實驗材料TA15合金18-19
• 2.2.2 試樣制備19-20
• 2.3 實驗設(shè)備20-22
• 2.3.1 拉伸試驗機20-21
• 2.3.2 加熱裝置及潤滑方式21
• 2.3.3 觀察金相組織的設(shè)備21-22
• 2.4 拉伸實驗方案22-25
• 2.4.1 實驗方法及步驟22
• 2.4.2 實驗結(jié)果22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 TA15合金高溫本構(gòu)關(guān)系的研究26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 實驗結(jié)果分析26-28
• 3.3 本構(gòu)方程的建立28-34
• 3.3.1 本構(gòu)關(guān)系模型的選擇28
• 3.3.2 熱激活能的計算28-33
• 3.3.3 TA15合金的本構(gòu)方程33-34
• 3.4 本構(gòu)方程的檢驗與修正34-37
• 3.4.1 本構(gòu)方程的誤差檢驗34
• 3.4.2 本構(gòu)方程的修正34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 隔框模鍛工藝分析及模具設(shè)計38-51
• 4.1 引言38
• 4.2 隔框零件分析38-39
• 4.3 隔框鍛件設(shè)計39-42
• 4.3.1 分模面的選擇39-40
• 4.3.2 機加工余量和公差的確定40-41
• 4.3.3 拔模斜度的確定41
• 4.3.4 圓角半徑的確定41-42
• 4.4 鍛模型槽設(shè)計42-45
• 4.4.1 收縮率的選擇42-43
• 4.4.2 毛邊槽的設(shè)計43-45
• 4.5 毛坯設(shè)計45-48
• 4.5.1 鍛件毛坯的計算45-46
• 4.5.2 體積不變法46
• 4.5.3 最優(yōu)毛坯的確定46-48
• 4.6 隔框縮比件的設(shè)計48-50
• 4.7 本章小結(jié)50-51
• 第5章 飛機隔框高效超塑性成形的數(shù)值模擬51-70
• 5.1 引言51-52
• 5.2 模擬運行軟件52-53
• 5.3 模型及材料的準備53-56
• 5.3.1 模型導入53
• 5.3.2 材料導入53-55
• 5.3.3 TA15材料的模擬驗證55-56
• 5.4 模擬工藝方案的設(shè)定56-59
• 5.4.1 網(wǎng)格的劃分56-57
• 5.4.2 步長的計算57
• 5.4.3 上模速度的設(shè)定57-58
• 5.4.4 溫度的設(shè)定58
• 5.4.5 工具及邊界條件的確定58
• 5.4.6 體積補償?shù)拇_定58-59
• 5.5 模擬結(jié)果與分析59-65
• 5.5.1 毛坯成形過程59-60
• 5.5.2 填充情況60-61
• 5.5.3 載荷-行程曲線61-62
• 5.5.4 等效應力、等效應變的影響62-64
• 5.5.5 上模速度的影響64-65
• 5.6 縮比隔框的高效超塑性成形數(shù)值模擬65-68
• 5.6.1 參數(shù)設(shè)置65
• 5.6.2 結(jié)果分析65-68
• 5.7 本章小結(jié)68-70
• 第6章 結(jié)論70-71
• 參考文獻71-75
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明75-76
• 致謝76-77

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本文編號：702597