● 摘要
板材成形技术是金属材料最常见的加工工艺，应用十分广泛，板材由于特殊的生产工艺存在明显的各向异性，板面内不同拉伸方向拉伸性能不同，正确地获取材料在不同加载路径下的应力应变曲线对于板材成形工艺的有限元仿真十分重要，能够有效提高仿真精度。对于常温下难成形的钛合金板材，本文拟采用热介质成形工艺进行成形，并利用有限元软件对成形工艺进行优化，为此设计了可以在热介质条件下进行多向加载的拉伸试验机，以获取有限元仿真所需的材料应力应变曲线，并对拉伸试样进行了仿真分析和优化。
首先根据标准单向拉伸试验的要求，确定了该多向拉伸试验机的总体需求，根据试验材料的强度，计算了试验机的总拉伸力，其次完成了试验机的总体结构设计和机械夹头结构设计，确定了对同一水平拉伸方向两轴的高精度同步要求，设计了六连杆机械机构保证同步精度，最后通过有限元计算分析完成了试验机主要承力结构的校核，分析了各结构的应力分布确保试验机安全稳定运行。
根据对试验过程控制流程的分析确定了该试验机的适合驱动方式，根据对该试验机液压控制系统的基本要求完成了液压原理图的设计，并对液压系统的各参数进行了详细的计算和分析，完成了试验机电气控制原理图和用户界面的设计，确定了各用户界面的参数设置和功能。
基于试样中心区域的剪应力平均值和剪应力不均匀度以及中心区域平均等效塑性应变的三个指标，采用正交试验从边缘圆角、臂上缝宽和缝间距三个参数方面完成了对十字形双向拉伸试样的设计和优化，总结出了三个指标随各参数变化的规律，得出了较为合适的试样尺寸参数。
论文最后结合Hill48屈服准则从理论上推导了板材在双向比例加载情况下的应力应变方程，分析和比较了材料应力应变曲线的不同测量方法，确定了该多向加载试验机的应力测量工具——轮辐式测力传感器和应变测量手段——数字散斑测量技术，为材料试验数据的获取和后期处理提供了明确的参考。