● 摘要
摘 要
型材是飞机骨架重要结构之一，随着飞机机身轻量化及装配要求的提高，型材成形质量要求越来越高。型材拉弯工艺因贴模度高而成为首选的加工方法。钛合金材料具有比强度高、耐腐蚀等优点，因此被广泛用于飞机型材结构。但是钛合金材料室温下的成形性能较差，因此钛合金型材数控热拉弯蠕变工艺的研究具有十分重要的意义。
本文针对钛合金热单向拉伸性能及热应力松弛性能进行材料性能试验，并进行了本构方程拟合。通过热单向拉伸试验，研究了TC4钛合金650℃~750℃范围内的变形行为，并建立了Johnson-Cook本构模型；通过热应力松弛试验，研究了TC4钛合金500℃~700℃下的热应力松弛行为，建立了四次延迟函数和Arrhenius本构模型，为数值模拟提供了基础。
针对航空钣金件普遍存在的回弹问题，本文分析了板料弯曲时的受力状态，推导出应力释放后的相对回弹半径，在此基础上分析了钛合金型材热拉弯卸载后的相对回弹半径表达式，发现强化系数，弹性模量以及应力松弛时间是影响回弹的主要因素。
针对钛合金型材热拉弯蠕变复合工艺进行有限元建模。使用PSBPD设计了型材加载轨迹，使用ABAQUS动力显式算法模拟了型材热拉弯过程，使用ABAQUS静力隐式算法的VISCO分析步模拟了型材应力松弛过程，使用ABAQUS静力隐式算法模拟了型材回弹过程，最后使用Python语言完成了钛合金型材热拉弯蠕变快速建模系统开发。
针对某航空用钛合金帽型材进行了试验验证，通过测量型材成形后的厚度和回弹值，分析了热应力松弛对成形结果的影响，试验表明应力松弛可以显著降低钛合金型材残余应力，减小回弹，同时表明之前数值建模具有较高精度。
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