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基于残余应力释放的航空结构件加工变形模型与结构优化方法

秦国华 林锋 叶海潮 侯源君 陈雪梅 韩雄 王华敏

秦国华, 林锋, 叶海潮, 侯源君, 陈雪梅, 韩雄, 王华敏. 基于残余应力释放的航空结构件加工变形模型与结构优化方法[J]. 工程力学, 2018, 35(9): 214-222,231. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0433
引用本文: 秦国华, 林锋, 叶海潮, 侯源君, 陈雪梅, 韩雄, 王华敏. 基于残余应力释放的航空结构件加工变形模型与结构优化方法[J]. 工程力学, 2018, 35(9): 214-222,231. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0433
QIN Guo-hua, LIN Feng, YE Hai-chao, HOU Yuan-jun, CHEN Xue-mei, HAN Xiong, WANG Hua-min. MACHINING DEFORMATION MODEL AND STRUCTURAL OPTIMIZATION OF AERONAUTICAL MONOLITHIC COMPONENTS BASED ON RELAXATION OF INITIAL RESIDUAL STRESS[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(9): 214-222,231. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0433
Citation: QIN Guo-hua, LIN Feng, YE Hai-chao, HOU Yuan-jun, CHEN Xue-mei, HAN Xiong, WANG Hua-min. MACHINING DEFORMATION MODEL AND STRUCTURAL OPTIMIZATION OF AERONAUTICAL MONOLITHIC COMPONENTS BASED ON RELAXATION OF INITIAL RESIDUAL STRESS[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(9): 214-222,231. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0433

基于残余应力释放的航空结构件加工变形模型与结构优化方法

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0433
基金项目: 国家自然科学基金项目(51765047,51465045);江西省主要学科学术和技术带头人资助计划项目(20172BCB22013);航空科学基金项目(2016ZE56011);江西省自然科学基金项目(20161BAB206114)
详细信息
    作者简介:

    林锋(1991-),男,江西人,实验员,硕士,主要从事加工过程力学分析与仿真、残余应力分析与预测等方面的研究(E-mail:317164178@qq.com);叶海潮(1979-),男,河南人,讲师,博士生,主要从事工件装夹分析与优化、残余应力分析与预测、制造业信息化技术等方面的研究(E-mail:xxjy2000@163.com);侯源君(1986-),男,江苏人,博士生,主要从事振动辅助加工技术、工件装夹分析与优化等方面的研究(E-mail:hyj_1@139.com);陈雪梅(1969-),女,四川人,研高工,硕士,主要从事机械加工、先进飞机制造技术、数字化装配及装备等方面的技术研究与管理工作(E-mail:Chenxm132@163.com);韩雄(1976-),男,四川人,高工,博士,从事大型航空结构件数控加工工艺技术方面的工作(E-mail:xiong-han@163.com);王华敏(1988-),女,江西人,博士生,主要从事夹具的自动化设计、数控加工过程力学行为分析等方面的研究(E-mail:910291556@qq.com).

    通讯作者:

    秦国华(1970-),男,江西人,教授,博士,主要从事工件装夹分析与优化、切削加工基本力学行为分析与仿真、残余应力分析与预测、健康诊断与故障预测等方面的研究(E-mail:qghwzx@126.com).

  • 中图分类号: V261.99

MACHINING DEFORMATION MODEL AND STRUCTURAL OPTIMIZATION OF AERONAUTICAL MONOLITHIC COMPONENTS BASED ON RELAXATION OF INITIAL RESIDUAL STRESS

  • 摘要: 在毛坯成形过程中,材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力,以致在后续切削加工过程中,随着材料的去除,残余应力的释放使得整体结构件发生变形,严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。因此,定量化研究切削过程中残余应力释放的加工变形分析与预测是进行加工质量控制的核心环节,对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。通过铝厚板的材料去除转化为残余应力的释放,利用静力平衡条件将作用于整体结构件的残余应力等效为外力后,综合考虑铝厚板横向方向和轧制方向的残余应力,依据弯曲变形理论创新性地建立铝厚板内初始残余应力释放模型。残余应力释放模型不仅能够准确地计算整体结构件的加工变形,而且还能够方便地优化工艺参数完成加工变形的有效控制。根据模型计算值与有限元仿真值、实验测量值的相互比较,分析结果表明:无论是幅值还是变形曲线,计算值都与仿真值具有高度一致性,而与测量值相比,尽管在变形曲线上具有很好的吻合性,但由于残余应力的测量误差使得两者在幅值上亦存在一定误差。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-06
  • 修回日期:  2017-12-04
  • 刊出日期:  2018-09-29

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