答辩博士：Raneen Sami Abd Ali

指导老师：陈文亮教授

论文题目：Al/SUS双层金属板单点渐进成形技术研究

答辩委员会：

主席：汤文成 教授/博导 东南大学

委员：徐  锋 教授/博导 南京理工大学

            沈以赴 教授/博导 南京航空航天大学

            陈明和 教授/博导 南京航空航天大学

            沈理达 教授/博导 南京航空航天大学

秘书：陆俊华 副教授/硕导 南京航空航天大学

答辩时间：2020年09月19日14:00

地点：南航明故宫校区15#341

学位论文简介：

本文以厚度为2mm的(Al/SUS)双层金属板为对象，主要研究其成形性能。建立了考虑弯曲变形和应变硬化因素的Al/SUS双金属板变形行为分析的理论模型，并根据各层独立的力学性能建立了双层金属板的单层层合板模型，分别分析平面应变和双轴拉伸条件下的应力和应变。该模型考虑的变形不限于接触区，而且扩展到非接触区。其主要研究内容和研究成果如下：

（1）提出了一种采用最大成形角和成形极限图(FLD)对Al/SUS双金属板的成形性进行实验评价的方法。

对双金属板在连续变量角度范围从40º到90º的8个锥体零件为实验对象进行成形极限试验。考虑了成形工具直径、台阶尺寸和层排列的影响，采用圆网格分析方法对失效应变进行了实验研究。应变分析结果表明：随着刀具直径和台阶尺寸的减小，SUS/Al层的可成形性提高约14%。

（2）分析了不同层排列顺序对双金属板的成形性性能的变化机理，采用Abaqus软件对双金属板的成形过程进行了数值模拟，研究了厚度应变和成形力之间的影响规律。

仿真结果表明：Al/SUS双层板的成形性能受外层成形力和拉伸面积的影响。而且，对于两种层排列情况下，由于双层板的外层板是拉伸变形，而内层板是压缩变形，导致双层板的外层所受的厚度应变要大于内层的厚度应变。

（3）研究了层排列顺序对双层金属板预期破坏、断裂和分层的影响规律，提高了双层金属板的成形性。

试验结果表明：SUS层总是先发生断裂，层排列对破裂没有影响，而且，超过最大成形极限后，层间的排列顺序可能会导致分层。最后，针对工具直径和步长的大小等参数对立壁成形的影响规律进行了试验，结果表明：层排列顺序对双金属板成形质量有重要影响，为了避免成形缺陷的产生，提出了一种考虑工具直径和步长大小的经验模型。

（4）建立了输入参数(工具直径、步长大小、进给速度和层排列顺序)与响应变量(最大成形角和表面粗糙度)之间的关联模型。

结果表明：使用GBRT模型可以精确的预测双层金属板成形性和表面粗糙度，预测精度分别为92.8%和97.4%。

论文主要创新点如下：

（1）提出了一种采用最大成形角和成形极限图(FLD)对Al/SUS双金属板的成形性进行实验评价的方法。该实验方法考虑了成形工具直径、台阶尺寸和层排列的影响，在Al/SUS和SUS/Al层排列的情况下，特别是在工具直径较大的情况下，会观察到不同程度的颈缩现象。

（2）建立了对双金属板成形的高精度数值分析模型。该模型考虑了步长、工具直径和立壁夹角等参数对成形性能，并研究了层排列顺序对双层金属板预期破坏、断裂和分层的影响规律。

（3）建立了输入参数(工具直径、步长大小、进给速度和层排列顺序)与响应变量(最大成形角和表面粗糙度)之间的梯度增强回归树模型。该模型采用网格搜索交叉验证(CV)方法获得GBRT的最优参数，然后通过参数调整和模型选择，进一步获得了具有较好性能的模型，对双层金属板成形性能和表面粗糙度的预测具有较高的精度。