题目：铝合金型材压弯成形数值模拟及疲劳研究

近年来，结构轻量化技术在航空航天、汽车和高速列车等领域得到了快速的发展，铝合金以其优异的比强度、比刚性得到了广泛的应用。A6N01S铝合金由于其良好的挤压性能，成为大型中空结构型材的重要材料，广泛用在高速列车、地铁列车中。由于承载性和美观性等要求，型材通常需要经过弯曲加工工艺，而在型材弯曲过程中，容易产生截面畸变、弯曲断裂和回弹等缺陷严重影响了成形零件的质量及生产的效率。随着轨道交通设备的快速发展和高速列车的广泛运营，出现了结构疲劳强度不足的现象。结合成形工艺进行疲劳性能研究，为提高材料的疲劳寿命和进行准确的疲劳设计提供了较好的方向。

本文基于有限元分析软件ABAQUS，建立了铝合金挤压型材的弯曲成形工艺仿真模型。探究了成形半径、摩擦系数、有无芯块成形对弯曲成形工艺结果的影响，针对弯曲半径在1500mm以下成形，采用添加芯块成形可有效减少截面畸变。进行了有芯成形的正交试验设计得到了较为优化的芯块工艺参数组合。基于M-K失稳理论，结合拉伸试验数据结果和不同的屈服准则，理论计算得到材料的成形极限图，并与成形极限试验结果进行对比。针对弯曲断裂缺陷，分别结合拉伸失稳条件和延伸率条件进行了最小弯曲半径的近似计算，同时进行了结合成形极限图的有限元模拟。

基于线性疲劳累积损伤理论和Goodman平均应力修正模型进行了基于有限元计算结果的疲劳寿命CAE分析。分析结果表明，残余应力的存在会降低材料的疲劳寿命，当载荷较高时，疲劳损伤的区域增加，出现疲劳裂纹的几率增高。针对经历过压弯成形的型材件，合理设计疲劳试验，结果表明，相对于母材，经历过压弯成形后的材料的疲劳强度明显下降。从疲劳寿命的分布规律方面，经历过压弯成形后材料的疲劳寿命分布相对更符合对数正态分布。横向对比不同成形历史结果，同一应力水平成形量较大的材料的疲劳寿命小于成形量较小的材料的疲劳寿命。