铝合金带筋构件超声辅助旋压仿真研究

李晓凯，赵亦希，于忠奇，朱宝行，崔峻辉

(上海交通大学 上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室， 上海 200240)

流动旋压有利于实现带筋构件整体成形，据报道[1]，旋压成形航天飞机燃料储箱带筋构件，可将材料切削量从90%降低至5%，大大降低成本，并且减少焊缝缺陷，提升可靠性，因此受到学界广泛关注.但是当构件相邻内筋之间的间距变大时，构件上材料流动差异显著，受到结构与芯模摩擦阻力等条件的约束，材料向筋部流动困难，容易出现内筋填充不足的问题，因此需要寻找改善的方法.

文献[2-5]表明，在切削、墩挤、旋压等工艺当中施加超声振动辅助，利用超声振动的声软化效应和减摩擦效应，对降低成形载荷有显著效果，并且能够降低成形件和工具之间的摩擦系数，提高成形工件的表面质量.而且超声振动对变形区温度不会有明显的影响[6-7]，相较于热、电辅助成形，不会破坏铝合金材料的预先固溶效果，从而保证了构件的成形精度和力学性能.超声振动辅助旋压可以改善内筋填充的问题.

为进一步探讨在超声振动与旋轮力场的共同作用对内筋增高的效果，本文通过超声振动辅助单向拉伸试验研究了超声振动振幅对2219-O铝合金材料力学性能的影响.将声软化模型与传统硬化方程结合，建立了考虑声软化效应的2219-O铝合金硬化方程.分析振幅对表面粗糙度的影响规律，以反映减摩擦效应的程度.基于Abaqus平台建立了超声振动辅助……