Machining Deformation Prediction of Thin-Walled Part Based on Finite Element Analysis

For the problems of machining distortion and the low accepted product during milling process of aluminum alloy thin-walled part,this paper starts from the analysis of initial stress state in material preparation process,the change process of residual stress within aluminum alloy pre-stretching plate is researched,and the distribution law of residual stress is indirectly obtained by delamination measurement methods,so the effect of internal residual stress on machining distortion is considered before finite element simulation. Considering the coupling effects of residual stress,dynamic milling force and clamping force on machining distortion,a threedimensional dynamic finite element simulation model is established,and the whole cutting process is simulated from the blank material to finished product,a novel prediction method is proposed,which can availably predict the machining distortion accurately. The machining distortion state of the thin-walled part is achieved at different processing steps,the machining distortion of the thin-walled part is detected with three coordinate measuring machine tools,show that the simulation results are in good agreement with experimental data.

薄壁结构件毛坯去应力分析与铣削加工变形有限元模拟研究

薄壁件在航空航天领域应用广泛,其制造精度直接决定了装备的服役性能。然而,由于热处理的影响,导致薄壁件在加工之前存在残余应力。如果控制不当极易导致零件超差。因此,本文以7075铝合金板材为研究对象,分析了残余应力在板料淬火与预拉伸时产生的原理。进一步,采用有限元方法作为工具,对7075毛坯在淬火和预拉伸法过程中残余应力的产生进行了模拟。通过模拟发现,当毛坯件被拉伸约3%,塑性应变量约为2.4%时,淬火残余应力消除可达91.2%。在降低残余应力的基础上,本文建立了薄壁结构件铣削加工仿真模型,模拟了多因素耦合作用下的铣削加工变形,并通过铣削实验验证了仿真结果的正确性。

航空结构件铣削残余应力分布规律的研究

采用三维有限元方法 ,模拟计算航空铝合金 70 5 0 T745 1材料在无内应力前提下数控铣削时产生的表层残余应力场。在综合考虑了现行的常规工艺方案基础上 ,从中选定 4种具有代表性的走刀路径分别进行分析计算 ,进而优选出最为合适的走刀工艺规则。走刀过程采用动态载荷步模拟 ,材料去除采用生死单元模拟 ,从而使计算结果更加精确、可信。通过本文的研究工作 。

拉深比对304不锈钢圆筒件残余应力的影响

304不锈钢圆筒拉深件在其口部易发生纵向开裂,外壁残余拉应力过大是造成其纵向开裂的根本原因之一.本文结合有限元法分析不同拉深比所得圆筒拉深件的残余应力,用纳米压痕试验研究了拉深比对304不锈钢圆筒拉深件筒壁残余应力的影响.结果表明:304不锈钢圆筒拉深件外壁的残余拉应力从筒底到口部先增大后减小,最大残余应力出现在筒壁中部约60%筒壁高度处;纳米压痕测得拉深比为1.43、1.54、1.67和1.82拉深圆筒件筒壁的最大残余应力分别为391.87、745.30、793.74和1 013.1 MPa;最大残余应力随拉深比的增大而增大.与其他文献对比分析,此研究结果是正确可靠的.

弱刚度结构件切削加工残余应力的研究

弱刚度结构件具有刚度差和材料去除量大等特点,加工过程中产生的残余应力容易导致其加工变形,尤其对于精度要求高且厚度不均匀的弱刚度结构件,更有必要研究切削加工残余应力的影响因素,从而为控制弱刚度结构件的加工变形提供基础。根据正交切削理论和热弹塑性有限元理论建立了切削加工的三维有限元模型,对材料为40CrNiMo的变厚度弱刚度结构件进行了切削加工模拟,对切削过程中的残余应力进行了有限元计算。通过对比不同切削参数情况下残余应力的分布,得到了残余应力随切削参数的变化规律;将变厚度弱刚度结构件的加工分为二次等厚度的切削加工,通过与一次加工得到的残余应力进行对比,得到了2种不同加工工序对变厚度弱刚度结构件的残余应力影响规律。

工艺参数对薄壁筒变薄旋压的表面残余应力的影响

针对Hastelloy C276大径厚比薄壁筒形件,建立三维弹塑性有限元模型,通过不同工艺参数(毛坯壁厚、减薄率、进给比)对其表面残余应力的影响进行分析,研究了筒形件变薄旋压残余应力的分布规律,提出了合理的旋压工艺参数范围,并通过旋压实验对仿真模型进行了实验验证。研究表明:壁厚越薄,残余应力的绝对值越大,变化幅度也越大;表面残余应力的绝对值随减薄率的增加而增加;随着进给比的增大,各向残余应力的变化情况都不相同,周向和轴向残余应力的绝对值随进给比的增加而增加,而径向残余应力相反。

薄壁构件单面铣削残余应力变形有限元模拟与试验研究

提出了基于残余应力分层加载的残余应力变形仿真流程,建立了薄壁构件加工残余应力引起变形的有限元模型,对预测的变形值进行分析并得到了变形规律。通过GH4169薄壁构件单面铣削试验,对残余应力变形进行了测试,与有限元模拟结果相比,数值模拟结果具有较高的准确性。

消除大型结构件焊接畸变的焊后热处理工艺

利用有限元通用分析软件,模拟了大型焊接结构件焊后热处理前后构件的畸变分布。结果表明,焊态下结构件的最大畸变主要集中在中分面法兰处。通过模拟构件的总体畸变和结构法兰处的畸变分布,分析得出经过650℃保温6 h焊后热处理后,构件的总体畸变较小,且结构法兰处的畸变分布和焊后畸变分布呈较好的镜像对称性,可以有效改善焊后畸变,并有利于构件的尺寸稳定性。