【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金构件的蠕变时效成形，尤其涉及一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法。
技术介绍
1、铝合金薄板广泛应用在航空航天领域的产品中，它的性能对产品使用直接产生影响。为了同时获得优良的形性性能，国内外开发了形性协同制造的蠕变时效成形技术，该技术主要是通过将构件和模具用真空袋包装，并利用抽真空气压加载的方法来实现构件与模具的贴合，然后通过温度和压力的调控来实现形性协同制造。但由于大型的铝合金薄板在蠕变时效成形过程中的应力状态复杂，其局部区域变形不足，力学性能较差，导致铝合金薄板不同区域的成形精度和力学性能控制难以兼顾。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其解决了目前铝合金构件成形精度和力学性能控制难以兼顾的问题，大幅度提高了大型铝合金薄板的力学性能、成形精度以及成形效率。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，包括以下具体步骤：
3、(1)、通过matlab软件及数值优化算法建立铝合金薄板在常规条件下的蠕变时效本构模型；
4、(2)、将常规条件下的蠕变时效本构模型嵌入有限元分析软件中，建立铝合金薄板的常规蠕变时效有限元仿真模型，确定铝合金薄板的难成形弱性能区域以及电磁感应线圈的布置区域；
5、(3)、根据所确定的电磁感应线圈的布置区域，通过matlab软件及数值优化算法建立铝合金薄板在脉冲电磁场辅助条件下的蠕变
6、(4)、将脉冲电磁场辅助条件下的蠕变时效本构模型嵌入有限元分析软件中，建立铝合金薄板在局部脉冲电磁场辅助后的蠕变时效有限元仿真模型，并确定最佳脉冲电磁场参数；
7、(5)、将铝合金薄板放置在模具上，并在铝合金薄板的难成形弱性能区域固定铺设一层绝缘薄膜；
8、(6)、在线圈的外部包裹透气毡，并将包裹有透气毡的线圈放置在绝缘薄膜上，然后用真空袋罩住铝合金薄板，并将真空袋与模具密封固定，使铝合金薄板处在一个封闭的环境中；
9、(7)、将放置有铝合金薄板的整个模具放入温箱中，对真空袋抽真空，进行蠕变时效成形，同时对铝合金薄板进行脉冲电磁场处理，具体为：先打开脉冲电源装置，对铝合金薄板上方的线圈通入脉冲电流，脉冲电磁场参数为步骤(3)所确定的最佳脉冲电磁场参数，进而在线圈周围产生脉冲磁场，对线圈下方的铝合金薄板产生感应脉冲电流、脉冲磁场和交变的洛伦兹力，使得铝合金薄板快速升温至目标温度；
10、(8)、蠕变完成后关闭脉冲电源，将铝合金薄板从温箱中取出。
11、进一步地，所述的步骤(1)、(3)中的蠕变时效本构模型为非线性微分方程组，具体为：
12、(01)(02)
13、其中：(01)为常规条件蠕变时效本构模型；(02)为脉冲电磁场辅助蠕变时效本构模型；εeq为铝合金薄板的等效屈服应变，σeq为铝合金薄板的等效屈服应力，fv为铝合金薄板中析出相的体积分数，ρ为铝合金薄板的材料的位错密度；σy为铝合金薄板的材料的屈服强度，σi为铝基体强度，σdis为铝合金薄板的材料的位错强度，σss为铝合金薄板的材料的固溶强度，σppt为铝合金薄板的材料的析出强度，l为铝合金薄板中析出相的长度，d为铝合金薄板中析出相的厚度，q为析出相的长度与厚度比，t为铝合金薄板蠕变时效的时间，i为脉冲电磁场的感应电流密度，t为脉冲电磁场的感应磁场强度。
14、进一步地，所述的步骤(2)、(4)中所使用的有限元分析软件采用abaqus有限元分析软件。
15、进一步地，所述的步骤(4)中，确定最佳脉冲电磁场参数的具体过程为：先用ansys仿真软件进行铝合金薄板电磁场模块的仿真，通过ansys仿真软件将脉冲电磁场参数的仿真结果用inp文件输出，导入abaqus有限元分析软件中，作为铝合金薄板蠕变时效成形的边界条件，接着进行蠕变时效成形变形的计算，仿真结束后，将铝合金薄板蠕变后的型面与所需求的型面进行偏差对比分析，若偏差小于目标区间，则将前述得到的脉冲电磁场参数作为最佳脉冲电磁场参数；若偏差大于目标区间，则根据偏差结果改变脉冲电磁场参数，并重复上述仿真步骤，直至铝合金薄板的仿真型面与所需求的型面的偏差在目标区间内，并将所对应的脉冲电磁场参数作为最佳脉冲电磁场参数。
16、进一步地，所述的脉冲电磁场参数为洛伦兹力、脉冲电涡流、磁场强度。
17、进一步地，所述的步骤(7)中，真空袋内的真空大气压力为0.06～0.1mpa。
18、进一步地，所述的步骤(6)中，线圈中的金属导线的直径为1～5mm，线圈圈数为5～20圈。
19、进一步地，所述的步骤(7)中，控制温箱的温度为120～180，℃通入的脉冲电流参数为：电流为50～500a、脉冲周期为0.02～0.1s，脉冲作用时间为0.001～0.03s，产生的磁场强度为0.05～0.3t。
20、与现有技术相比，本专利技术的优点是：采用温箱内铝合金薄板真空蠕变时效的同时，再通过局部脉冲电磁场辅助定域调控铝合金薄板的难成形弱性能区域的蠕变时效行为，大幅度提高了铝合金薄板的力学性能和尺寸精度。一方面，脉冲电磁场的热效应和无热效应可以促进铝合金薄板的难成形区域发生相变和再结晶，从而细化晶粒，提高铝合金薄板的力学性能；另一方面，采用温箱控温和真空加载给铝合金薄板施加压应力的同时，在与电磁场产生的电涡流、脉冲磁场和交变洛伦兹力的共同作用下加速了铝合金薄板难成形区域内部残余应力的释放，使原本难成形区域快速实现成形，提高铝合金薄板的成形效率和成形精度，达到整体构件形性协同制造的目标；此外，脉冲电磁场能促进铝合金薄板的位错运动，加速析出相析出，提高铝合金薄板的强度。
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1.一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(1)、(3)中的蠕变时效本构模型为非线性微分方程组，具体为：
3.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(2)、(4)中所使用的有限元分析软件采用abaqus有限元分析软件。
4.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，确定最佳脉冲电磁场参数的具体过程为：先用ansys仿真软件进行铝合金薄板电磁场模块的仿真，通过ansys仿真软件将脉冲电磁场参数的仿真结果用inp文件输出，导入abaqus有限元分析软件中，作为铝合金薄板蠕变时效成形的边界条件，接着进行蠕变时效成形变形的计算，仿真结束后，将铝合金薄板蠕变后的型面与所需求的型面进行偏差对比分析，若偏差小于目标区间，则将前述得到的脉冲电磁场参数作为最佳脉冲电磁场参数；若偏差大于目标区间，则根据偏差结果改变脉冲电磁场参数，并重复上述仿真步骤，直至
5.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的脉冲电磁场参数为洛伦兹力、脉冲电涡流、磁场强度。
6.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(7)中，真空袋内的真空大气压力为0.06～0.1MPa。
7.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(6)中，线圈中的金属导线的直径为1～5mm，线圈圈数为5～20圈。
8.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(7)中，控制温箱的温度为120～180，℃通入的脉冲电流参数为：电流为50～500A、脉冲周期为0.02～0.1s，脉冲作用时间为0.001～0.03s，产生的磁场强度为0.05～0.3T。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(1)、(3)中的蠕变时效本构模型为非线性微分方程组，具体为：
3.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(2)、(4)中所使用的有限元分析软件采用abaqus有限元分析软件。
4.如权利要求1所述的一种铝合金薄板蠕变时效形性协同的调控方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，确定最佳脉冲电磁场参数的具体过程为：先用ansys仿真软件进行铝合金薄板电磁场模块的仿真，通过ansys仿真软件将脉冲电磁场参数的仿真结果用inp文件输出，导入abaqus有限元分析软件中，作为铝合金薄板蠕变时效成形的边界条件，接着进行蠕变时效成形变形的计算，仿真结束后，将铝合金薄板蠕变后的型面与所需求的型面进行偏差对比分析，若偏差小于目标区间，则将前述得到的脉冲电磁场参数作为最佳脉冲电磁场参数；若偏差大于目标...
【专利技术属性】
技术研发人员：李贺，彭文飞，张瀚，邵熠羽，林龙飞，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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