软件推介|中空轻量化结构整体扩散连接-超塑成形仿真软件

一、前言

随着航空航天、汽车制造等高端制造业的快速发展，对轻量化、高性能结构件的需求日益迫切。中空轻量化结构因其优异的比强度、比刚度以及良好的减重效果，成为上述领域的关键技术之一。然而，传统的制造工艺在加工复杂中空结构时往往面临诸多挑战，如材料利用率低、成形精度差、连接强度不足等问题。扩散连接-超塑成形（DB/SPF）作为一种先进的复合制造工艺，为解决上述问题提供了有效途径。该工艺结合了扩散连接和超塑成形的优势，能够在高温下实现多层材料的精密连接与复杂形状的成形，尤其适用于制造钛合金、铝合金等轻量化材料的中空结构件。然而，DB/SPF工艺涉及复杂的材料变形行为、温度场分布以及界面扩散机制，其工艺参数的优化和成形质量的预测对实验研究和工程应用提出了极高的要求。

基于以上情况，北京象新力研发了“中空轻量化结构整体扩散连接-超塑成形仿真软件”，使学生全面了解金属材料塑性成形特点、模具结构、工艺过程控制及其性能测试方面的主要环节。

二、软件介绍

本虚拟仿真软件包含：材料超塑性能测试、材料扩散连接性能测试、成形过程仿真模拟、零件成形及性能检测四大模块。学生能够完整学习材料超塑性能测试、扩散连接性能测试、有限元仿真、多层结构成形以及成形质量检验这一整套在科研与实际生产中应用的全流程。全面了解中空结构零件的制备流程与方法，具备初步设计零件制备工艺流程与操作大型超塑成形试验

三、软件特色

本项目将航空航天、轨道交通领域最新研发成果与虚拟仿真技术融合，以国家重大需求为导向，通过解决实际生产问题培养学生应用所学知识解决复杂工程问题能力，锻炼学生的系统性工程思维，激发学生的创新意识，从而起到学以致用的目的。以真实应用案例引导学生将个人奋斗目标与国家重大需求相融合，激发学生的民族自豪感与自信心，实现个人价值与国家发展的完整统一，为我国未来航空航天、轨道交通等关键制造业领域培养一批德才兼备的产业领域杰出人才。

四、实验内容

1、材料超塑性能测试实验

在超塑性能测试实验中，学生可选取不同的轻质金属（铝、钛）进行高温超塑性能测试，比较不同材料的超塑成形性能差异。在测试过程中学生可选择不同的高温拉伸温度、拉伸应变速率，查看对应的实验结果，学生可以通过比较拉伸曲线，为后续组合工艺选择合适的成形温度与应变速率。

2、材料扩散连接性能测试实验

在扩散连接性能测试模块中，学生可自主设定扩散连接温度、保温时间、压力等参数，获得不同工艺参数下的扩散连接接头，并测试其剪切强度，熟悉掌握真空热压炉的正确操

3、成形过程仿真模拟

在成形过程仿真模拟模块中，学生可自主选择感兴趣的中空结构零件模型，对其进行型处理、网格划分和有限元分析等有限元前处理过程，通过此过程熟悉有限元软件的前处理流程。

4、零件成形及性能检测

在零件成形及性能检测模块中，学生可自主选择不同层数的中空结构零件进行成形实验，完成后学生需根据成形零件的结构自主选择合适的外形检测工具，对成形零件的外形进行检测，并记录在实验报告中。

五、支撑课程

本虚拟仿真实验项目可广泛应用于本科和高职类院校实验和实训课程。可匹配材料成形相关专业课程和知识，如：金属材料与热处理、材料成形原理、材料成型控制工程基础、材料成型装备及自动化、材料精密成型技术等。