[发明专利]一种用于预测铝合金大型构件残余应力的方法及系统

说明书

本发明涉及一种用于预测铝合金大型构件残余应力的方法及系统，属于热处理及机械加工领域。本发明是为了解决现有系统无法准确预测复杂变化的残余应力的缺点而提出的，包括：在铝合金构件内设置热电偶，将铝合金构件加热至固溶温度并保温均匀，再进行淬火，记录热电偶的温度变化；根据热电偶的温度变化情况生成铝合金构件的温度场变化结果；将温度场变化结果施加到淬火过程应力场模型中进行计算，得到淬火残余应力结果；将淬火残余应力结果导入模压模具仿真系统，得到模压后的残余应力分布；对铝合金构件进行残余应力及变形预测。本发明适用于铝合金大型构件制造全过程的残余应力控制与预测系统。

技术领域

本发明涉及一种用于预测铝合金大型构件残余应力的方法及系统，属于热处理及机械加工领域。

背景技术

铝合金具有优良的综合性能，广泛地应用于航空航天工业。为了获得高的强度，固溶淬火处理是铝合金重要的热处理工序，在淬火处理过程中会引入很大的残余应力，对构件的尺寸稳定性、应力腐蚀性能、疲劳强度等性能有很大的影响，而且，受坯材残余应力以及机加工残余应力影响，易产生很大的加工变形，加工变形是航空航天结构件制造技术所面对的最突出问题之一。调控和预测铝合金坯材中的残余应力，对减小构件的加工变形，提高构件的尺寸稳定性等性能具有重要的意义。从铝合金坯材到构件加工完成，需要经过多个工序，残余应力的演变是一个连续的的系统过程，残余应力的复杂变化给后续加工变形的控制与优化带来困难。现有的系统无法准确预测复杂变化的残余应力，无法解决加工变形的控制与优化过程中遇到的问题。

因此，需要建立铝合金大型构件制造全过程的残余应力控制与预测系统，实现对铝合金大型构件的应力演变进行连续、可靠的描述。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有系统无法准确预测复杂变化的残余应力的缺点，而提出一种预测铝合金大型构件残余应力的方法，包括：

步骤一、在铝合金构件内设置热电偶，将铝合金构件加热至固溶温度并保温均匀，再进行淬火，记录热电偶的温度变化；根据热电偶的温度变化情况生成铝合金构件的温度场变化结果；

步骤二、将温度场变化结果施加到淬火过程应力场模型中进行计算，得到淬火残余应力结果；

步骤三、将淬火残余应力结果导入模压模具仿真系统，得到模压后的残余应力分布；

步骤四、对铝合金构件进行残余应力及变形预测。

本发明还提供一种预测铝合金大型构件残余应力的系统，包括：

温度场变化计算模块，用于根据热电偶的温度变化情况生成铝合金构件的温度场变化结果；

淬火残余应力计算模块，用于将温度场变化结果施加到淬火过程应力场模型中进行计算，得到淬火残余应力结果；

模压后残余应力计算模块，用于将淬火残余应力结果导入模压模具仿真系统，得到模压后的残余应力分布；

预测模块，用于对铝合金构件进行残余应力及变形预测。

本发明的有益效果为：能够实现对铝合金大型构件的应力演变进行连续、可靠的描述，实现大型构件制造全过程的残余应力优化调控，提高构件加工变形及尺寸稳定性。本发明可以准确预测铝合金构件淬火残余应力和铝合金构件模压后的残余应力。并且在一个实施例中，本发明预测值与实验测试值最大偏差为13％，说明本发明可以较好地预测铝合金构件变形。

附图说明

图1为本发明一个实施例的用于预测铝合金大型构件残余应力的方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的步骤一中测温装置的示意图，其中A、B、C、D、E、F为设置在不同位置的热电偶；六面体为铝合金大型构件的试样；

图3为本发明一个实施例的步骤一三的流程图；