(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210959968.1 (22)申请日 2022.08.11 (71)申请人 深圳北航 新兴产业 技术研究院 地址 518063 广东省深圳市南 山区粤海街 道高新区南区虚拟大 学园大楼B407室 (72)发明人 李勇　甘宛妮　李东升　 (74)专利代理 机构 北京天汇航智知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11987 专利代理师 黄川 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑残余应力场的铣削-蠕变时效成形全流 程仿真方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑残 余应力场的铣削 ‑蠕 变时效成形全流程仿真方法， 属于钣金成形技术 领域， 解决了现有技术中的仿真方法仿真效率 低、 结果不准确的问题。 本发明在蠕变时效成形 仿真中考虑了初始及铣削残余应力场的影响， 将 初始残余应力测试值和铣削力导入分级铣削仿 真过程中， 得到铣削后构 件表面及全厚度范围的 残余应力仿真预测值； 并对残 余应力分级仿真预 测值进行重构， 获得整体残余应力重构值， 在蠕 变时效成形仿真中考虑整体残 余应力重构值， 从 而提高了 仿真方法的仿真效率和结果的准确性。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115270578 A 2022.11.01 CN 115270578 A 1.一种考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特征在于， 具体步骤 包括： 测试铝合金块材的初始 残余应力， 获得铝合金块材的初始 残余应力测试值； 对铝合金块材实施铣削， 测试铣削过程中的铣削力； 建立铝合金块材铣削模型， 对铝合金块材进行分级铣削仿真， 并将获得的初始残余应 力测试值和铣削力导入分级铣削仿 真过程中， 得到铣削后 构件表面及 全厚度范围的残余应 力分级仿真预测值； 对残余应力分级仿真预测值进行重构， 获得整体残余应力重构值； 建立铣削后构件模型， 将整体残余应力重构值导入铣削后构件模型中， 进行铣削后构 件变形仿真， 获得 具有铣削后平衡残余应力及变形的蠕变时效成形初始状态模型； 对蠕变时效成形初始状态模型进行蠕变时效成形工艺仿真， 获得蠕变时效成形工艺后 成形件的形状及性能预测结果。 2.根据权利要求1所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 获得铝合金块材的初始残余应力测试值分为沿铝合金块材厚度方向分布的轧制方 向及垂直轧制方向的初始 残余应力测试值。 3.根据权利要求2所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 对获得的铝合金块材的初始 残余应力测试值进行处 理， 处理的具体步骤如下： 拟合获得的铝合金块材轧制方向及垂直轧制方向的初始 残余应力测试值： 其中， σx(z)为铝合金块材沿厚度方向分布的轧制方向初始残余应力的拟 合值， σy(z)为 铝合金块材沿厚度方向分布的垂直轧制方向初始残余应力的拟合值， z为铝合金块材 的厚 度方向位置值， i 为项的次数， n 为多项式最高项次数， ai及bi为多项式中项的系数。 4.根据权利要求3所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 对铝合金块材实施铣削， 测试铣削过程中块材的x,y和z轴三向铣削力。 5.根据权利要求4所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 建立铝合金块材铣削模型时， 建立全尺寸初始铝合金块材铣削仿真主模型， 使用生死单元法进行全尺寸初始铝合金 块材铣削过程仿真； 获取铣削后、 夹具释放前 的铣削后构件仿真主模型中轧制方向及垂直 轧制方向的体残余应力σbx(z)、 σby(z)仿真分布值； 建立铝合金块材表面局部铣削仿真子模型， 使用表面网格细化的二维代表性模型进行 铝合金块材表面局部单道 次铣削过程仿真； 获取单道次铣削后， 夹具释放前 的铣削后构件 仿真子模型中轧制方向的表面 微米级残余应力σsx(z)仿真分布值； 提取σbx(z)、 σby(z)和σsx(z)仿真分布值作为仿真预测值， 并设定垂直轧制方向的表面 微米级残余应力σsy(z)＝σsx(z)。 6.根据权利要求5所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 将体残余应力和表面微米级残余应力仿真预测值相加整合， 得到重构后的铣削后 构件的轧制方向及垂直轧制方 向的整体残余应力σmx(z)＝σbx(z)+σsx(z), σmy(z)＝σby(z)+ σsy(z)。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270578 A 27.根据权利要求6所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 建立铣削后壳单元构件模型， 将整体残 余应重构值导入壳单元模型中， 实现仿 真整 体残余应力从体单 元到壳单 元的传递。 8.根据权利要求5所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 建立全尺寸初始铝合金块材铣削仿真主模型时和建立铝合金块材表面局部铣削仿 真子模型时， 将初始铝合金块材主模型和铝合金块材表面局部子模型进行网格单元划分； 二者使用不同的网格单 元类型。 9.根据权利要求5所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其特 征在于， 将铝合金块材轧制方向及垂直轧制方向的初始残余应力测试值导入初始铝合金块 材铣削仿真主模型中。 10.根据权利要求5所述的考虑残余应力场的铣削 ‑蠕变时效成形全流程仿真方法， 其 特征在于， 沿厚度方向逐层提取铝合金构件垂 直厚度方向的平面内轧制方向及垂直轧制方 向的单元积分点的体残余应力和表面微米级残余应力仿 真分布值； 分别将每一层提取出的 多个体残余应力和表 面微米级残余应力仿 真分布值取平均， 使用平均值作为对应层的体残 余应力和表面 微米级残余应力仿真预测值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270578 A 3