中空轻量化结构整体扩散连接/超塑成形仿真实验教学系统

在当今科技飞速发展的时代，航空航天、汽车、电子等众多行业对于轻量化结构的需求日益增长。轻量化结构不仅能够降低能耗、提高设备性能，还符合可持续发展的理念。而中空轻量化结构整体扩散连接 / 超塑成形技术作为实现轻量化的重要手段之一，正逐渐成为研究和应用的热点。在这样的背景下，中空轻量化结构整体扩散连接 / 超塑成形仿真实验教学系统应运而生，为相关专业的教学和研究提供了有力的支持。

该系统的应用客户为哈尔滨工业大学。在航空航天领域，中空结构件具有众多显著优点。它在保证力学强度的同时，能有效地降低构件重量，进而达到节能减排、提高机身灵活性等效果，是该领域结构件的研究热点之一。研究表明，相较于传统的制造工艺，利用扩散连接 / 超塑成型组合工艺可以成形多层结构件，能使结构重量和成本均可下降 30% - 40%。由于材料在超塑成形与扩散连接时所需要的温度范围相近，所以可以实现在同一温度循环内相继完成两个工艺过程，从而生产制造出具有复杂曲面且有加强筋支撑的整体中空结构件。因此，深入了解扩散连接 / 超塑成型工艺是掌握中空结构件制备方法的重要环节，这也体现了中空轻量化结构的设计与应用的重要性。

该虚拟仿真实验力图通过一系列的教学实验，让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的实验方法、实验技术和操作技巧。然而，高温成形性能实验存在高成本、高能耗的问题，它属于大型综合实验，并且具有一定的危险性，不便于没有经验的本科生直接实际操作。所以，采用虚拟仿真的形式十分必要，能让学生在虚拟环境多次实验，且避免高温的危险。这也涉及到超塑成形实验的流程与注意事项，以及在实验中如何进行有效的温度控制等关键技术。

系统的实验内容丰富多样，包括温度对超塑成型的影响、应变曲率对超塑成型的影响、超塑成型 m 值的测定、温度对扩散连接质量的影响、压力对扩散连接质量的影响、焊接时间对扩散连接质量的影响、超塑成型过程仿真模拟、超塑成型零件质量与性能检测等。这些实验内容涵盖了超塑成形技术的多个方面，有助于深入研究超塑成形技术的材料特性、研究进展与趋势，以及其在金属加工中的应用前景等。

此外，该系统还能为多门课程提供有力支撑，如材料力学、材料加工、金属材料成形、热加工工艺、材料加工原理等。在教学过程中，它可以辅助教师更好地讲解相关知识，帮助学生更直观地理解和掌握这些课程的内容，体现了其作为教学工具的重要价值。