张 顺，刘小刚

（南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室，南京210016）

0 引言

超塑性成形（SPF）具有塑性高、变形抗力小、可一次精密成形等优点，已在航空航天等工程领域得到广泛应用。其中，TC4钛合金以其优异的超塑性性能成为航空工业重要的超塑性成形件制造材料[1]。例如，超塑性成形/扩散连接（SPF/DB）组合工艺成形的TC4合金宽弦空心风扇叶片已成为国外先进航空发动机关键技术之一。钛合金材料在超塑性成形时，需要在一定温度、一定压力下保持一段时间，成形工艺较为复杂。合理的工艺参数设置对获得变形均匀的高质量件有重要影响。采用数值模拟方法，研究材料超塑性贴膜过程及成形后的变形规律，可为零件质量控制提供依据；此外，还可以为工艺设置提供参考，大大降低试制成本。

国内外研究者针对材料超塑性成形过程开展了一些数值模拟工作。Bonet J等[2]介绍了几种模拟3维厚板零件超塑性成形所需的数值模拟技术，给出了超塑性行为的黏塑性特征方程；施晓琦等[3]结合有限元分析软件MARC对单层板加强结构和2层板盒形件结构的超塑性成形过程进行模拟,对构件的形状和尺寸进行了预测,获得了最佳应变速率下加载的压力-时间曲线；赵毅等[4]对SPF/DB成形原理和过程进行讨论，利用ANSYS有限元软件的建模和数值模拟,提取夹层板作为研究对象,建立模型，定义材料性能参数以及接触和加载方式；黄钢华[5]利用MARC对TC4钛合金超塑性成形与超塑性成形/扩散连接进行数值模拟,预测成形件的壁厚分布情况,并获得了最大等效应变速率恒定条件下的优化加载曲线；……