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整体壁板时效成形的回弹预测及模面补偿技术

航空学报 2009年第8期30卷 1531-1536页

作者：黄霖万敏吴向东迟彩楼季秀升李善良张新娟北京航空航天大学飞行器制造工程系北京100191 沈阳飞机工业(集团)有限责任公司工艺研究所辽宁沈阳110034 西安飞机工业(集团)有限责任公司钣金总厂陕西西安710089

时效成形是一种用于制造飞机整体壁板零件的成形工艺。由于其具有回弹量大的特点,需要开发一种准确预测成形后回弹量的方法,并在此基础上对模具型面进行补偿,以消除回弹对成形精度的影响。本文将有限元法应用于网格式高筋壁板时效成形... 详细信息

时效成形是一种用于制造飞机整体壁板零件的成形工艺。由于其具有回弹量大的特点,需要开发一种准确预测成形后回弹量的方法,并在此基础上对模具型面进行补偿,以消除回弹对成形精度的影响。本文将有限元法应用于网格式高筋壁板时效成形及回弹的分析,并通过实验验证了有限元预测回弹量的准确性。提出了一种基于有限元回弹预测的适用于铝合金时效成形的模具型面补偿算法,并应用该算法进行了复杂高筋整体壁板局部件时效成形的修模计算分析。通过9次迭代计算,零件成形误差减小到0.4 mm以内,证明了该算法具有收敛速度快、精度高的优点。

关键词：整体壁板时效成形有限元回弹模具设计

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整体壁板压弯成形的形状控制

航空学报 2020年第7期41卷 60-71页

作者：张敏田锡天李波西北工业大学机电学院西安710072

针对整体壁板压弯成形过程中由于回弹导致的压弯成形精度低和不可控问题,提出整体壁板压弯成形形状控制方法。以铝合金(7050-T7451)机翼整体壁板为研究对象,设计了整体壁板缩比试件模型,基于弹塑性变形理论和几何分析建立了压弯成形局... 详细信息

针对整体壁板压弯成形过程中由于回弹导致的压弯成形精度低和不可控问题,提出整体壁板压弯成形形状控制方法。以铝合金(7050-T7451)机翼整体壁板为研究对象,设计了整体壁板缩比试件模型,基于弹塑性变形理论和几何分析建立了压弯成形局部变形下压量解析预测模型,基于有限元法建立了压弯成形整体变形有限元仿真预测模型,并将模拟结果与实验结果进行了对比;在压弯成形局部-整体变形预测模型的基础上,综合考虑局部-整体变形精度,利用迭代补偿机制与逐步逼近思想,构建了压弯成形轮廓曲线迭代模型。通过与传统的试错法进行对比,研究结果表明所提方法能够以更高的精度、更快的收敛速度有效控制压弯件的成形形状。

关键词：整体壁板压弯成形形状控制迭代补偿有限元模拟

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整体壁板激光辅助预应力成形

航空学报 2009年第8期30卷 1544-1548页

作者：彭青陈光南吴臣武罗耕星王秀凤中国科学院力学研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100190 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

整体壁板成形是大飞机制造的关键难题之一。本文探索了激光辅助预应力成形方法应用于整体壁板这一类筋条加强结构工件的可行性。该方法的原理是:首先对整体壁板施加弹性载荷,然后用激光束扫描并加热其弹性变形能集中区域,通过降低该区... 详细信息

整体壁板成形是大飞机制造的关键难题之一。本文探索了激光辅助预应力成形方法应用于整体壁板这一类筋条加强结构工件的可行性。该方法的原理是:首先对整体壁板施加弹性载荷,然后用激光束扫描并加热其弹性变形能集中区域,通过降低该区域材料的屈服极限促使弹性变形能转化为塑性功,实现整体壁板的塑性成形。对网格筋条加强结构试件进行了激光辅助预应力成形试验和有限元分析以及时效成形试验,验证了激光辅助预应力成形方法的可行性,并讨论了激光扫描道次与工件成形效率的关系。

关键词：激光成形预应力整体壁板胎模

Ti55钛合金整体壁板电脉冲辅助压弯成形失稳研究

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稀有金属材料与工程 2021年第5期50卷 1787-1794页

作者：薛克敏汪会干解修明严思梁王路生李萍合肥工业大学安徽合肥230009

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体... 详细信息

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体壁板电脉冲辅助压弯成形的电-热-力耦合有限元模型,并对不同成形工艺参数和壁板几何参数进行模拟。结果表明:在壁板两端施加8 A/mm^(2)电流密度时,压弯成形温度区间比较合适。整体壁板随着筋条高度的增加,失稳屈曲程度越来越大,筋条失稳时所需的临界载荷越小,筋条的稳定性越差。腹板厚度主要影响筋条的温度从而影响筋条的失稳情况。整体壁板纵向筋条间距增大,筋条稳定性越差,筋条失稳屈曲也越严重。

关键词：整体壁板电辅助压弯有限元模型筋条失稳

一种整体壁板填料辅助滚弯成形过程中填料作用机理

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第8期33卷 2314-2327页

作者：李瀚伟宋鸿武张士宏万里贾春莉柴雪婷张国威 Lucian LĂZĂRESCU Dorel BANABIC 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 首都航天机械有限公司北京100076 Department of Manufacturing Engineering Technical University of Cluj-NapocaCluj-Napoca 400641Romania

研究一种2A12铝合金整体壁板的聚丙烯填料辅助滚弯成形工艺,结合力学分析、数值模拟和实验验证,揭示填料的作用机理。结果表明,整体壁板筋条与蒙皮处的中性层位置差导致其成形后母线直线度不达标,填料可以降低这种中性层位置差。当填料... 详细信息

研究一种2A12铝合金整体壁板的聚丙烯填料辅助滚弯成形工艺,结合力学分析、数值模拟和实验验证,揭示填料的作用机理。结果表明,整体壁板筋条与蒙皮处的中性层位置差导致其成形后母线直线度不达标,填料可以降低这种中性层位置差。当填料与筋条有一定宽度间隙(1~3 mm)时,可以避免填料卷曲和筋条失稳。而填料和筋条的高度间隙决定填料可被压缩程度,当填料在压缩后仍高于筋条(1 mm)时,可以达到最佳的压力传递效果。填料的弹性模量在一定范围内时(450~1300 MPa),对整体壁板的成形精度影响不大。但填料弹性模量较低时(50 MPa),填料传递的压力不足;填料弹性模量较高时(20 GPa),整体壁板弯曲变形受限。实验后壁板母线直线度的测量结果验证了填料的作用机理。

关键词：整体壁板滚弯成形填料中性层母线直线度

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整体壁板增量压弯过程应力应变模拟

塑性工程学报 2003年第5期10卷 42-45页

作者：刘劲松许沂张士宏曾元松吴为张新华王忠堂任丽梅中国科学院金属研究所工程中心沈阳110016 北京航空制造工程研究所北京100024 沈阳工业学院沈阳110168

整体壁板结构特点为蒙皮和纵横交错的加强筋为一整体,将机械加工后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大的难度。本文采用MARC有限元软件分析了整体壁板成形过程中应力应变变化情况。研究表明:整体壁板成形过... 详细信息

整体壁板结构特点为蒙皮和纵横交错的加强筋为一整体,将机械加工后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大的难度。本文采用MARC有限元软件分析了整体壁板成形过程中应力应变变化情况。研究表明:整体壁板成形过程中,筋条处的应力状态最为恶劣,筋条与蒙皮过渡区处于三向拉应力状态,同时有剪切塑性应变发生,容易导致该处开裂,对于高筋条来说,还容易导致失稳现象发生;筋条的塑性变形既有凸模下压导致的塑性变形,又有蒙皮回弹导致的塑性变形;塑性变形区主要集中于筋部,蒙皮几乎不发生塑性变形;成形后的壁板将保留较大的残余应力,该应力主要是由蒙皮弹性回复所引起。

关键词：整体壁板增量压弯应力应变有限元模拟

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大型机翼整体壁板系统化喷丸成形技术

航空学报 2019年第2期40卷 197-210页

作者：赵安安张贤杰高国强刘立彬王永军航空工业西安飞机工业集团(有限)责任公司西安710089 西北工业大学机电学院西安710072 中国人民解放军驻西安飞机工业(集团)有限责任公司军事代表室西安710089

大型机翼整体壁板是现代大型飞机重要的大型承力整体结构件并且通常直接构成飞机的气动外形。喷丸成形是现代大型轻质高强铝合金整体壁板件成形制造的首选技术方法,但如何实现大型机翼整体壁板的精确喷丸成形一直是现代航空制造技术领... 详细信息

大型机翼整体壁板是现代大型飞机重要的大型承力整体结构件并且通常直接构成飞机的气动外形。喷丸成形是现代大型轻质高强铝合金整体壁板件成形制造的首选技术方法,但如何实现大型机翼整体壁板的精确喷丸成形一直是现代航空制造技术领域的一个难点问题。针对这一工程问题,本文采用系统化的方法,将影响大型机翼整体壁板喷丸成形精度的因素分解为壁板平面板坯误差、成形参数设计准确度、成形参数控制精度、环境因素。针对这些因素,采用基于变形位能最小的板坯优化设计来减小由板坯导致的成形误差;采用数据拟合、人工神经网络以及解析模型计算相结合的喷丸成形参数综合设计方法来提高喷丸参数设计的精度和效率;建立了板坯修正模型以修正环境温度、喷丸设备参数波动等因素对成形件形状和尺寸的影响;对于从喷丸设备上下线后仍存在的外形贴模误差,则采用手提喷丸机进行局部的渐进式校形喷丸至外形贴模。壁板喷丸成形的工程实践表明,本文所提出的系统化方法能够有效提高大型机翼整体壁板喷丸成形的精度和效率,并可满足工业生产的需求。

关键词：大型机翼整体壁板喷丸喷丸成形系统化方法精确成形

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大型整体壁板成形技术

航空学报 2008年第3期29卷 721-727页

作者：曾元松黄遐北京航空制造工程研究所北京100024

大型整体壁板是现代先进民用飞机的重要结构件,大型整体壁板成形技术是整机研制过程中所必须要解决的重大关键技术。从大型整体壁板的结构特点出发,介绍了整体壁板的结构形式和分类,重点阐述了整体带筋壁板喷丸成形技术和时效成形技术... 详细信息

大型整体壁板是现代先进民用飞机的重要结构件,大型整体壁板成形技术是整机研制过程中所必须要解决的重大关键技术。从大型整体壁板的结构特点出发,介绍了整体壁板的结构形式和分类,重点阐述了整体带筋壁板喷丸成形技术和时效成形技术的国外研究应用进展及发展趋势,分析了国内现有整体壁板成形技术的基础和存在问题,特别介绍了国内在ARJ21新支线飞机研制中所取得的最新进展。最后针对中国大飞机研制的紧迫需求,提出了尽快开展大飞机机翼和机身整体壁板成形技术研究的建议和对策。

关键词：整体壁板喷丸成形蠕变时效成形大飞机铝合金

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整体壁板压弯成形中性层及回弹解析

塑性工程学报 2014年第5期21卷 156-161页

作者：李卫东万敏阎昱北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北方工业大学机电学院北京100144

针对压弯成形制造带筋尤其高筋,整体壁板工艺仍然依赖工人的实际经验、缺乏科学理论指导的现状,开展对铝合金带筋整体壁板压弯成形过程变形机理深入的力学分析。对筋条在内弧的对称、非对称形状截面的结构特征,利用解析法得到了压弯过... 详细信息

针对压弯成形制造带筋尤其高筋,整体壁板工艺仍然依赖工人的实际经验、缺乏科学理论指导的现状,开展对铝合金带筋整体壁板压弯成形过程变形机理深入的力学分析。对筋条在内弧的对称、非对称形状截面的结构特征,利用解析法得到了压弯过程中弯曲中性层的平移量和转动量,并通过有限元模拟进行验证;建立了回弹的计算模型,得出上模下压量与回弹量的关系表达式,并与有限元模拟和实验进行了对比验证。

关键词：整体壁板压弯成形中性层回弹