AZ31变形镁合金整体壁板的弯曲成形研究

作     者：吴增辉 

作者单位：沈阳理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李永华

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：整体壁板 AZ31变形镁合金 弯曲成形 有限元模拟 回弹 

摘      要：整体壁板是构成飞机气动外形的重要组成部分,也是机身和机翼等的主要承力构件,镁合金因其优异的性能有望应用于整体壁板。所以对镁合金壁板成形的研究至关重要。本文对AZ31变形镁合金筋条式和网格式壁板的弯曲成形工艺进行研究,采用有限元软件Abaqus进行镁合金筋条式与网格式壁板弯曲成形过程中的应力场、应变场、温度场和回弹规律的数值模拟。进行了镁合金筋条式和网格式壁板的弯曲成形实验。实验研究了镁合金网格式壁板的微观组织。基于逆向工程对级进压弯成形筋条式壁板进行了三维扫描,并测定了壁板的曲率半径。主要研究内容和结果如下:(1)采用有限元软件Abaqus模拟研究了弯曲成形过程中AZ31镁合金平板的三向应力、三向应变和温度场;弯曲成形过程中镁合金筋条式和网格式壁板的应力场,应变场、温度场的变化以及镁合金壁板的弯曲回弹规律。在弯曲成形过程中,镁合金筋条式壁板的筋条的等效应力和应变较大,蒙皮的等效应力和应变较小。镁合金网格式壁板在横向筋条处的等效应力和应变较大,蒙皮处的等效应力和应变较小。(2)进行AZ31镁合金筋条式和网格式壁板的弯曲成形实验,达到了预期要求。实验测定镁合金壁板的弯曲回弹规律与模拟结果相近。实验与模拟的回弹角的最大相对误差为9.01%。(3)实验研究了镁合金网格式壁板的微观组织变化规律。随着压下量的增大,镁合金壁板的凹侧发生动态再结晶,晶粒细化程度明显增加。凸侧晶粒沿变形方向被拉长,晶粒变得越来越粗大。(4)对级进压弯成形的AZ31镁合金网格式壁板进行三维扫描实验,得到三维模型。扫描与三点法测定的镁合金壁板外侧圆弧的曲率半径相近,最大误差为2.33%。并拟合了镁合金壁板级进压弯成形圆弧曲率半径与压下量的关系式。