[发明专利]用于蠕变时效成形的回弹补偿方法

说明书

本发明提供一种用于蠕变时效成形的回弹补偿方法，该方法包括以下步骤：步骤S100：基于MSC.MARC商用有限元软件的构件蠕变时效成形有限元仿真；步骤S200：基于有限元仿真结果的模具型面加权回弹迭代补偿过程；步骤S300:考虑高温模具型面热膨胀效应的反向补偿过程。该方法补偿中考虑构件本身强度对型面补偿影响；考虑了构件特征结构对型面补偿的影响；考虑了高温模具型面的热膨胀的反向补偿。采用该模型成型的构件，经过降温处理后仍能满足工程误差要求。

技术领域

本发明涉及蠕变时效精确成形制造技术领域，具体的涉及一种用于蠕变时效成形的回弹补偿方法。

背景技术

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性，将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。蠕变时效成形尤其适用于成形航空航天用大型整体构件，该技术用于构件成型时，能保证构件的精确成形与高性能成性相协同。蠕变时效成形技术具有成形精度高、成型成本低、重复率高、残余应力低等优点。然而构件在经过蠕变时效成形后，由于弹性回复作用的存在，材料不可避免地会发生回弹。

为了消除弹性回复作用对构件的影响，常采用回弹补偿，为了实现回弹补偿需准确预测构件的回弹率。材料蠕变时效本构模型是准确预测构件回弹率的关键。现有本构模型中主要基于时间、温度、应力等宏观外在变量。由于需要，并且每次需要处理大量宏观外在变量数据，现有型面工装补偿过程计算费时严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于蠕变时效成形的回弹补偿方法，该发明解决了现有技术中回弹补偿迭代次数多、计算费时、补偿精度低的技术问题；。

本发明提供了一种用于蠕变时效成形的回弹补偿方法，包括以下步骤：

步骤S100：在MSC.MARC软件中输入模具型面，建立有限元仿真模型，进行构件蠕变时效成形后，得到蠕变构件；

步骤S200：令每次迭代补偿回弹后的构件外型面为P_i(i＝0,1,2,3……，0表示首次仿真得到的回弹型面)，删除当前仿真使用的模具型面M_i(i＝0,1,2,3……，0表示首次仿真时输入的模具型面，即构件的目标型面)，读取构件几何目标型面P_goal，计算所述蠕变构件回弹后的回弹外型面P_i上各节点到目标型面P_goal上各节点的垂直距离ΔZ_ij，ΔZ_ij表示第i次迭代后构件回弹型面上节点j到目标型面P_goal的垂直距离，取各节点中所述垂直距离ΔZ_ij的垂直距离最大值max(△Z)，判断是否所述垂直距离最大值max(△Z)≤工程误差，如果所述判断结果为是，则将所述构件回弹外型面P_i对应的当前模具型面M_i作为回弹补偿模具型面并进行步骤S300，如果所述判断结果为否则构建第i+1次仿真用的模具型面，并重复所述步骤S100～200，直至所述判断为是；

步骤S300：根据所述回弹补偿模具型面建立构件蠕变时效成形模具，对所述构件蠕变时效成形模具进行模具降温有限元仿真，得到回弹热膨胀模具型面，所述模具降温有限元仿真中设置初始温度为所述构件蠕变时效成形步骤中构件的成型温度并输入所述构件在所述蠕变时效成形步骤中的降温曲线。

进一步地，构建所述第i+1次仿真用的模具型面步骤：在所述第i+1模具型面中以Z_(i+1)j＝Z_ij-K_ij*ΔZ_ij为各节点的Z轴坐标，其中K_ij为第i次补偿后构件外型面上节点j的回弹量，K_ij＝ΔZ_ij/ΔZ_j，ΔZ_j为构件平板状态时节点j到目标型面的垂直距离，节点j的X、Y轴坐标不变。