[发明专利]一种消减残余应力的模拟方法

摘要

本发明公开了一种消减残余应力的模拟方法，属于残余应力控制与消减技术领域。步骤一、基于铝合金力学及热物理试验，得到相关参数，建立铝合金的粘塑性本构方程；步骤二、建立消减残余应力的冷变形有限元模型；步骤三、对锻件仿真模型进行冷变形模拟；步骤四、对各工艺分布残余应力分布及演变规律进行追踪分析，确定冷模压工艺每一步的压缩量。本发明构建了一套完整的残余应力消减的研究方法与流程，并成功应用于国产大飞机大型锻件的研制，填补了国内空白；建立了一套大型厚截面铝合金锻件消减残余应力有限元模型，探索出最佳冷变形工艺参数，并应用于实际零件得到试验验证，有效解决了大规格铝合金锻件残余应力过大导致加工变形的技术难题。

主权项

一种消减残余应力的模拟方法，适用于复杂构型航空铝合金锻件残余应力的控制与消减，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于铝合金力学及热物理试验，得到相关参数，建立铝合金的粘塑性本构方程；1)获得铝合金材料淬火温度范围内的弹性模量、屈服强度、比热容、热传导系数；2)、通过测量淬火过程中铝合金试块的温度变化，根据传热理论由温度变化曲线反推表面换热系数，为建立铝合金试件淬火有限元模型提供真实准确的边界条件；3)、耦合位错密度建立统一粘塑性本构方程；ϵ·p=<σ-R-kK>n1+]]>其中，σ＝E(εT‑εP)R=Bp‾]]>ρ‾·=A(1-ρ‾)ϵ·p-C1ρ‾n2]]>εp为塑性应变，为塑性应变率，R为塑性变形中位错密度的积累引起的，其值与成正比，k、K、C、B、E均与温度有关,n1、A、n2是材料常数；步骤二、建立消减残余应力的冷变形有限元模型；所述冷变形有限元模型包括：下模仿真模型、锻件仿真模型、工件仿真模型；所述锻件仿真模型由筋条和腹板组成，所述筋条置于腹板之上；步骤三、对锻件仿真模型进行冷变形模拟；采用沿宽度方向分段、沿弧长整体冷变形的局部冷模压工艺分步进行残余应力消减，先对筋条部位进行压缩，再由筋条部位向两侧同时进行冷漠压工处理；步骤四、对各工艺分布残余应力分布及演变规律进行追踪分析，确定冷模压工艺每一步的压缩量。