题目：新型铝锂合金蒙皮拉伸成形工艺基础研究

新型商用飞机为了满足安全性、经济性、环保性的综合要求，在飞机结构设计上大量采用铝锂合金带台阶薄壁结构。本文针对新一代商用飞机先进轻质铝锂合金蒙皮拉伸成形工艺，围绕准确、快速的拉伸成形过程数值模拟进行研究。为满足高性能、长寿命铝锂合金蒙皮壁板的设计需求，同时为其成形、加工工艺规范的制定提供基础数据和技术支撑，在以下几个方面进行了系统的研究：

1.铝锂合金成形性能及本构模型。通过对板料不同取样方向试样进行单向拉伸试验，获得了包括弹性模量、屈服强度、延伸率、厚向异性指数等材料的基本成形性能参数，由于铝锂合金各向异性显著，通过对单拉试验结果分析，得到不同取样方向对材料参数的影响规律，并通过扫描电镜观测单拉试件断口形貌，与单拉试验数据反映的各方向塑性变化规律基本吻合。基于对本构方程以及3种屈服准则建立了2060-T8铝锂合金的本构模型，并根据不同屈服准则建立了DYNAFORM用户材料文件，便于蒙皮拉形仿真分析。

2.铝锂合金成形极限研究。在室温条件下，通过凸模胀形试验，得到2060-T8铝锂合金成形极限试验点。并通过对M-K模型的研究，以四种不同屈服准则为基础，对成形极限曲线进行了理论预测，与2060-T8铝锂合金的成形极限试验结果吻合。试验以及理论预测所得的成形极限数据，为蒙皮拉形有限元仿真提供了成形极限判定依据，用于预测成形过程中颈缩、破裂等缺陷出现的危险区域。

3.铝锂合金疲劳性能研究。通过对2060-T8铝锂合金原始板材进行疲劳试验，确定了材料在不同应力水平下的疲劳循环寿命，并得到不同可靠度的S-N曲线，确定了2060-T8原始材料的疲劳性能。通过对不同铣削参数及预拉伸量的带铣槽2060-T8铝锂合金结构件进行疲劳试验，确定了铣削后不同表面粗糙度以及预拉伸量对板料疲劳性能的影响。应用扫描电镜分别对原始材料以及铣削后试件疲劳断口进行了观察，在微观上确定了疲劳源的位置以及裂纹扩展区域的典型特征。从新型铝锂合金带台阶薄壁蒙皮零件疲劳寿命设计角度考虑，根据疲劳循环寿命在10-30万范围内表面粗糙度、预拉伸对疲劳寿命影响规律研究结果，结合上飞创新基金关于铝锂合金成形、加工的设计要求，给出了机械铣削加工表面粗糙度以及拉伸量的限定范围。

4.铝锂合金蒙皮拉伸成形模拟。根据VTL400数控蒙皮拉形机机构运动以及各部分尺寸数据，建立拉形机夹钳模型，并根据零件以及模具尺寸计算得到夹钳位移加载轨迹，完成了拉形工序设置。应用DYNAFORM软件模拟了蒙皮拉伸成形过程，得到零件成形后的主应变分布结果，并绘制了沿两个方向中心线的应变值曲线。通过改变材料模型、有限元参数以及工艺参数，得到了不同的仿真结果，分析了上述参数对模拟结果的影响。