题目：飞机型材拉弯工艺关键技术研究

型材零件具有设计轻量化的特点，并能满足较高的刚度要求，因此被广泛应用于飞机的骨架结构中。型材拉弯成形因具有回弹小、零件贴模度好的优点而成为型材零件的主要成形方法。本文对典型航空铝合金和钛合金型材零件拉弯成形工艺，进行了材料本构模型、有限元数值仿真、工艺成形试验、工装研制以及质量控制等关键技术的研究。基于商用有限元分析软件ABAQUS，建立了型材拉弯成形工艺的有限元仿真模型。通过正交试验的方法，对型材拉弯成形工艺仿真参数进行了优化设计研究了屈服准则和强化模型对型材拉弯成形工艺仿真模型精度的影响，为提高仿真精度，应采用Hill’48屈服准则和随动强化模型。基于型材拉弯夹钳轨迹设计及运动仿真系统PSBPD，对某一T截面铝型材零件拉弯成形进行了夹钳轨迹设计。采用有限元软件ABAQUS研究了预拉率和包覆过程变形控制系数对T型材零件拉弯成形结果的影响。结果表明：增加预拉率或增大包覆过程变形控制系数都有利于减小零件回弹量，但前者会引起较大的切向应变，而后者对切向应变的影响较平缓。按照所设计的夹钳轨迹进行了T型材零件拉弯实验，并将模拟得到的零件回弹量与实验测量结果进行了对比，表明有限元预测结果与实验结果吻合良好。应用Johnson-Cook模型进行了TC4钛合金型材热拉弯成形过程的仿真分析。随着成形温度的升高，成形结束后的切向应力分布相应降低，回弹半径也相应降低。应用Arrhenius模型进行了TC4钛合金型材高温应力松弛过程的仿真分析。应力松弛过程使TC4钛合金型材零件将切向应力释放80%以上，而成形精度也提高80%以上；经历很短的应力松弛时间（120s）即可释放绝大部分的切向应力以及显著减小回弹量，提高型材零件的成形精度。研制了钛合金型材数控热拉弯蠕变复合成形装备，对整体方案进行了设计；针对自阻加热和蠕变成形的要求，对夹钳和加热箱进行了详细机械结构设计。通过实际的工厂调查研究，发现来料的厚度平均值和角度平均值与名义尺寸一般存在较大的偏差，而来料的厚度和角度波动性一般很大。研究了三种典型航空型材材料的成形性能指标分散性，发现均匀延伸率、断裂延伸率以及厚向异性指数的分散性一般较大。通过成形后零件与来料对比发现：型材圆角处的厚度减薄量较大，两端未贴模处的角度畸变也非常大。