板料激光弯曲成形过程仿真与控制模型的建立

激光弯曲是一种利用激光加热来实现构件的柔性成形技术。通过量纲分析建立了板料激光弯曲过程中弯曲角度的仿真模型，根据试验数据对模型的相应参数进行回归求解，获得了该过程的控制模型。研究结果表明，利用量纲分析法仿真复杂的激光弯曲过程是简便有效的，基于仿真模型无因交次群组合的设计相应的参数可传控制模型达到较高的预测精度。     

预应力激光冲击喷丸成形有限元模拟

运用ABAQUS软件对激光冲击喷丸成形过程进行了有限元仿真,建立了能够有效模拟成形过程并预测零件变形量的仿真模型,详细介绍了有限元模型的建立过程和冲击成形过程,vdload子程序的运用缩短了建模的时间并提高了有限元模型的适用度。通过仿真结果和实验结果的对比,验证了仿真结果的有效性。进一步分析了激光光斑重叠率、光斑直径和预应力大小对零件变形量的影响。结果表明:运用vdload子程序加载激光冲击力能够增加仿真精度,提升计算速度。零件变形量随着光斑重叠率和预应力的增大而增大,而减小光斑直径会增大激光的功率密度,从而使激光的冲击力增大,零件的变形量增大。     

ER8车轮材料激光熔覆镍基合金层的数值仿真研究

以ER8车轮材料为基体材料,Ni60合金粉末为熔覆层材料,建立数值仿真模型,研究Ni60合金粉末激光熔覆温度场变化规律以及工艺参数对熔覆层微观组织的影响。结果表明,影响激光熔覆温度场的主要工艺参数是激光功率,其次是扫描速率。激光功率和扫描速率的最优工艺参数值分别为1.9 kW、4 mm/s。试验验证结果与数值仿真研究得到的温度场变化规律一致,证明了数值仿真研究的可行性。     

钢材料表面的激光抛光技术及应用

激光抛光是一种非接触式材料表面抛光技术，可以在不损耗自身材料的情况下,对材料表面进行抛光处理,这是其他抛光工艺所不具备的特点。激光抛光技术是一种拥有高精度、高效率、无污染等优点的表面加工工艺，为更好地研究钢材料的激光抛光技术，详细总结了近年来国内外钢材料激光抛光技术的发展情况。从激光器选择、仿真模型的建立等方面介绍了钢材料激光抛光的发展趋势，并通过实验证实了在激光抛光后材料表面粗糙度要远低于初始表面。     

水泥混凝土整平机自动升降液压系统仿真研究

水泥混凝土整平机自动升降液压控制技术对于降低人工作业误差、提高平整作业的精度和质量非常关键.为了便于开展进一步的相关研究,进行自动升降液压控制系统仿真.首先运用ADAMS软件建立整平机整平板和激光接收器系统模型并进行仿真,论证了动力学模型可以很好地实现激光接收器与整平板的自动升降功能;然后运用AMESim软件进行整平板...     

汽车变速器双联齿轮的激光焊接仿真分析

基于计算机仿真技术,利用三维高斯圆锥热源模型对汽车变速箱双联齿轮激光焊接过程进行数值模拟.采用纳米压痕法测量双联齿轮激光焊接后的残余应力分布,并与仿真结果进行对比分析.结果表明:建立的双联齿轮激光焊接仿真模型在一定程度上成功地实现了对双联齿轮激光焊接过程焊接温度场、残余应力的模拟,为优化双联齿轮激光焊接工艺提供了理论依据和指导.     

激光重熔超音速火焰喷涂Cr3C2—25％CrNi层的数值分析及实验验证

利用ANSYS软件建立激光重熔超音速火焰喷涂（HVOF）层的有限元模型,进行温度场的仿真模拟,考察激光重熔工艺参数对温度场分布的影响,结果表明单向匀速扫描过程中引起的热量积聚,通过双向扫面、变速扫描等方式可以解决。通过实验验证了模型的有效性,分析发现激光重熔能有效改善超音速火焰喷涂涂层的质量,根据仿真结果和试验可确定合理的激光重熔工艺参数。最后,讨论了激光工艺参数对涂层组织和性能的影响。     

激光视觉焊缝跟踪系统控制模型研究

针对激光视觉焊缝跟踪系统控制模型进行深入的理论分析与仿真试验研究。通过对该系统跟踪过程运动关系的分析,提出计算焊缝轨迹斜率的算法,结合旧模型计算焊缝真实偏差的算法,提出了前馈反馈控制的新跟踪控制模型,由此建立了系统的传递函数结构图。利用Matlab仿真软件中的Simulink建立了跟踪控制仿真模型。对阶跃、折线和正弦三角函数等3种焊缝轨迹进行跟踪仿真试验,仿真试验表明,新旧模型的阶跃响应曲线是相同的,对于曲率变化的曲线,新模型响应较快,且稳态控制精度要高于旧模型。     

激光错位散斑检测结果的影响因素

针对激光错位散斑检测真空加载影响因素多、检测参数不易确定的问题,以含有损伤的T300/QY8911碳纤维复合材料为例,建立了真空加载激光错位散斑检测有限元仿真模型,仿真结果说明缺陷尺寸、缺陷位置、真空载荷对激光错位散斑检测影响较大。仿真和试验结果基本吻合,说明建立的Solid46模型是可靠的,可利用其对检测结果进行预判,这对复合材料激光错位散斑检测工艺的制定具有重要指导意义。     

某激光切割机悬臂梁的动力学仿真研究

应用LMS.Virtual.lab motion多体动力学仿真工具,以多体动力学理论为基础,建立了包含柔性悬臂梁和柔性丝杠的激光切割机刚柔耦合模型.通过动力学仿真,分析某激光切割机在运动过程中悬臂梁变形与振动情况,为激光切割机悬臂梁的设计提供理论依据.     

激光驱动飞片加载金属箔板成形及数值模拟

探讨了一种利用激光驱动飞片微塑性成形的新技术,介绍了激光驱动飞片代替激光冲击加载的原理和特点,设计并完成激光驱动飞片加载铝箔成形的实验,在体视显微镜下观察发现成形铝箔的表面质量优异,利用形貌仪测量发现成形深度与激光光斑能量分布一致,通过实验得到了激光能量与成形深度的关系。采用适合高压高应变率的Johnson-Cook模型,利用LS-DYNA软件模拟了激光驱动飞片加载铝箔微成形,模拟结果能够比较好地解释试验现象,证实了数值模型的合理。     

熔石英表面激光平滑中扫描速度对粗糙度的影响规律

目的 研究激光平滑光学元件的工艺,探索使用CW（连续）CO2激光器对熔石英光学元件表面进行平滑处理时,当激光束功率、束斑尺寸一定的情况下,不同的扫描速度对平滑后熔石英元件表面粗糙度的影响规律。方法 用仿真结合实验的方式进行了研究。使用有限元仿真模型对激光功率为25 W,作用斑点为短轴2 mm、长轴3 mm的椭圆斑的激光加工模型进行了仿真,得到了不同扫描速度下激光束作用于熔石英表面的温度场及对应的稳定温度。通过定点照射实验验证了温度仿真结果的准确性,并进行了扫描速度为0.04、0.1、0.2、0.35、0.5 mm/s的单因素实验,使用原子力显微镜检测平滑实验前后的熔石英表面粗糙度,得到了粗糙度与激光扫描速度之间的关系。结果 激光功率为25 W时,5种扫描速度对应的稳定温度都分布在熔石英材料的熔点以上。5种扫描速度下平滑后的熔石英表面粗糙度都明显降低,在扫描速度为0.1 mm/s的情况下,取得了将熔石英表面粗糙度由初始的62.55 nm降低至6.17 nm的平滑效果。结论 激光平滑过程中,当激光功率、激光斑尺寸一定时,存在一个最佳的扫描速度,可以使加工表面的粗糙度降低至光学表面的要求。     

激光宽带加工数值模拟中的热源模型

针对宽带激光表面强化过程,建立了激光宽带热源理论模型.基于有限元软件SYSWELD进行了激光熔凝数值模拟,将模拟计算得到的光斑作用区形貌尺度、三维瞬态温度场分布和热循环曲线进行了对比与分析.42CrMo板材表面激光宽带熔凝的试验验证表明,宽带热源模型得到的热源光斑及"平底锅"状熔凝区截面与实际相符合,熔凝区截面尺寸和试验结果一致,可以获得沿激光扫描方向合理的瞬态熔池分布,试验测定的热循环曲线与模拟值逼近.激光光斑辐照作用使得工件表面经历了一个急剧加热、快速冷却的过程,同已有的其它热源模型相比较,使用宽带热源模型计算得到结果更符合实际,可以准确地模拟激光宽带加工过程.     

激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟研究进展

简述了激光熔覆熔池的受力,包括表面张力、黏性剪力、重力以及保护气压力等,并从组织生长和熔池流淌对熔覆层的形成机理作了简要分析。同时,对激光熔覆仿真模拟中采用的不同热源模型的能量分布规律和方程进行了归纳,包括表面高斯热源、表面环形热源、高斯体热源、椭圆球热源、组合体热源等。在此基础上,分类评述了近年来国内外激光熔覆熔池温度场及流场的数值模拟方面的研究进展,并分析了各种热源模型的优势及不足,总结了不同热源的适用环境及获得的温度场、流场分布规律。此外,对熔池自由液面的研究方法进行了总结,归纳了温度场流场数值模拟模型的验证方法。同时,针对激光熔覆熔池数值模拟研究存在的问题,分别从数值模型、边界条件等方面进行了归纳,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

TC4表面激光熔覆Ni60基涂层温度场热循环特性数值模拟研究

目的确定TC4钛合金激光熔覆的最优工艺参数,研究其热循环特性,分析激光熔覆温度对组织的影响规律。方法采用3D高斯热源,基于Sysweld软件平台,对TC4钛合金激光熔覆Ni60A-50%Cr3C2粉末过程进行数值模拟仿真,研究温度场云图及其热循环特性,模拟计算激光熔覆最高温度、加热速度和冷却速度,以及熔池最大深度和热影响区宽度,进行激光熔覆实验验证,结合熔覆层显微组织扫描电镜(SEM)图像,研究冷却速度对熔覆层组织的影响。结果由仿真可知,激光熔覆工艺参数中的光斑直径和送粉速度主要影响熔覆层的高度和宽度,对温度场分布起主要影响作用的是激光功率和扫描速度。激光功率为500 W,扫描速度为4 mm/s时,熔覆层区域熔化完全,与基体结合良好。激光熔覆最高温度为2700℃,最大加热速度约为2200℃/s,最大冷却速度约为1200℃/s,熔池最大深度在0.33~0.66 mm之间,热影响区宽度约为1.2 mm。模拟与实验得到的熔覆层截面形貌基本一致。不同冷却速度得到的熔覆层组织不同,随着冷却速度的降低,显微组织由短小的胞晶和树枝晶逐步转变为柱状晶、胞状晶和平面晶,最终形成淬火态的针状马氏体。结论最佳工艺参数为:激光功率500 W,扫描速度4 mm/s。冷却速度是影响熔覆层组织的重要因素,仿真模型的正确性及方法的可行性得到了实验验证。     

不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层的数值模拟与试验

为改善不锈钢表面熔覆质量,探究能量密度对不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层质量的影响,利用Visual-Environment数值模拟软件,基于高斯体热源模型,通过改变激光功率获得不同的能量密度输入,对304不锈钢表面激光熔覆Ni35合金涂层的过程进行了数值模拟分析,并采用相应能量密度对应的激光功率进行试验验证。模拟结果表明,激光功率为900 W,扫描速度为6 mm/s,光斑半径为1 mm时,对应的激光能量密度为75 J/mm²,所得温度分布云图峰值温度2459.55℃,在较合理的温度范围内(2400～2600℃)。试验验证结果显示,该工艺参数下熔覆层宏观形貌较好且微观组织致密,基体与涂层间形成了良好的冶金结合。     

薄壁方管激光弯曲过程的模拟研究

薄壁方管激光弯曲是一种利用激光加热来实现构件的柔性成形技术。研究了薄壁方管激光弯曲有限元模拟中的型处理、单元技术、边界条件、动热源构建、材料热吸收系数的选择、边界条件与初始条件等关键技术的处理，实现了薄壁方管激光弯曲过程的有限元模拟，分析了其变形机理。     

水导激光耦合装置结构设计及流场仿真

为了进一步降低传统耦合装置的加工成本和制作时间,提升水导激光耦合装置的加工质量和效率性能,根据水导激光微细加工的工作原理,设计出了环形凹槽和等距柱型流道结构的新型耦合装置。通过SolidWorks软件构建轴对称射流水腔的三维数值模型,并用ANSYS Fluent软件对其进行数值模拟流场仿真,分析了水腔内部速度矢量图、流线图和射流出口处气液两相流仿真图。结果表明:在进水口径8 mm、入口速度1 m/s、喷口口径0. 25 mm的设置条件下,水导激光耦合装置各个剖面的速度矢量平稳、紧密,喷口处水流均衡稳定、无波动。该耦合装置结构设计合理可靠,完全能够满足水导激光微细加工设计和使用要求。     

激光熔覆过程模拟

建立了简化二维非稳态温度场数值模型,模拟了一个平板试验件激光熔敷过程,采用ANSYS软件对温度场的分布进行了求解,其计算结果与已有文献结果吻合较好,表明可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制激光熔敷工艺参数.     

铜合金薄板的脉冲激光弯曲成形数值分析与实验

借助有限元方法研究C194铜合金薄板的脉冲激光弯曲成形。建立脉冲激光弯曲成形的热力耦合分析模型,解决了激光热源加载、求解稳定性和精度控制等关键技术;对多点脉冲激光弯曲成形进行有限元模拟,通过对模型的温度场、应力/应变场和位移场的动态变化和稳态分布的分析,揭示了其成形机理和规律,薄板的整体弯曲成形是所有脉冲变形效应的叠加结果,且变形量与脉冲次数有着明显的线性关系。实验结果表明,数值分析结果与实验结果有较好的一致性。