摘要
近几十年以来，随着我国航天航空领域的生产制造技术快速提高，飞机生产过程中，传统的铆接结构已经不能完全满足其生产需求了，取而代之的是性能更高、质量更轻便的铝合金整体壁板结构。由于其特殊的板材结构、轻量化的特点使得整体壁板件在航空国防领域应用非常广泛。整体壁板结构复杂，传统的成形工艺很难控制其成形，蠕变时效成形技术作为一种新兴的加工工艺在控制板材成形方面具有独特的优势。 变截面板作为整体壁板的一种典型结构，目前针对变截面板时效成形方面的研究较少，所以有必要针对变截面板时效成形规律进行研究和总结，为实际生产提供理论依据及指导。本文以7075-T651铝合金变截面板为研究对象，分别采用工艺试验和有限元模拟的方法对变截面板的时效成形规律进行了研究： 首先，通过正交实验与数学分析的方法，探讨了时效温度、时效时间、截面宽厚比以及变截面板宽四个主要因素对回弹规律的影响。结果表明：各工艺参数对回弹的影响顺序为时效时间>板材宽度>宽厚比>时效温度，即时效时间对回弹的影响最大，其次为板材宽度、宽厚比，时效温度对回弹率的影响最小；另外，发现了变截面板不同厚度区域时效处理后回弹率不一致现象。 其次，对7075-T651铝合金标准试件进行单轴拉伸试验，得出了不同拉伸应力和时间下的蠕变应变数据，根据得出的试验数据推导出蠕变本构方程，再通过计算数据拟合曲线与实验数据曲线对比验证了该本构方程的准确性。 最后，基于上述实验结果及推导出的本构方程，运用ABAQUS有限元软件平台建立7075铝合金变截面板材蠕变时效成形模型，对7075铝合金变截面板材时效成形过程作了进一步的研究，研究结果表明：试件在时效过程的不同阶段，应力、蠕变应变及试件在模具中的位置都会有相应的变化；模具半径、板材宽度、截面宽厚比、加载压力等工艺参数对变截面板在时效成形后的回弹有影响，规律与实验得到的结论吻合。
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