板料激光弯曲成形工艺参数优化设计

采用动力显式有限元法模拟板料的激光弯曲成形，并采用遗传算法对成形工艺参数进行优化，形成矩形板激光弯曲成形工艺参数优化设计系统，给出了一个优化的实例，工艺优化效果显著。     

基于人工神经网络的板料激光成形工艺优化

采用BP算法的人工神经网络系统，以激光能量、光斑大小、扫描速度、矩形板料的厚度和宽度作为输入层节点，预测板料激光成形的温度峰值和弯曲角度，并将该系统用于08F薄钢板激光弯曲成形的工艺参数优化之中，可以快速获得最大成形角度所对应的最优工艺参数组合。     

中厚船舶钢板激光弯曲成形几何效应的数值模拟

建立板材激光弯曲的三维非线性准静态弹塑性热力耦合有限元模型。使用有限元软件 MSC Marc对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟。计算了船舶钢板激光弯曲成形过程的温度场和变形场, 并进行相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程中钢板的几何效应进行数值模拟, 讨论了一定工艺条件下钢板几何参数与弯曲角度之间的关系, 为在将来实际生产中制定和优化钢板激光弯曲成形的工艺参数提供理论依据。     

金属板材激光弯曲成形应力应变场的数值模拟

采用有限元对激光弯曲成形过程中应力应变场的过程进行了模拟，分析了弯曲成形过程中钢板上下表面弹塑性变形的变化规律及激光工艺参数对成形的影响。模拟结果与实验结果基本一致。     

BP神经网络在铝合金板材激光弯曲成形中的应用

在铝合金板材的激光弯曲成形中,工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描次数)的不同组合使板材的弯曲角度也不同,而且从试验数据中很难得出激光工艺参数与弯曲角度之间的规律。本文用BP神经网络技术对铝合金板材的激光弯曲成形结果和工艺参数进行了预测。结果表明,预测值与真实值之间的误差都稳定在10%以内。精度比较高,说明运用BP神经网络对激光弯曲角度进行预测是可行的。     

激光弯曲成形数值模拟的研究进展

激光弯曲成形工艺的优势已逐渐被人们所认识,但目前该技术应用的最大障碍是工艺参数与最终成形如何相联系。数值模拟技术为解决该问题提供了有效手段,本文概要介绍了最近几年来有关激光弯曲成形的数学物理模型的最新进展,并指出了未来应重点研究的几个方向。     

基于响应曲面法的激光辅助机器人双点滚压成形回弹控制

针对超高强钢难成形的问题，提出了激光辅助机器人双点滚压成形工艺。以弯曲为例，研究了激光功率密度对弯曲零件回弹的影响，并基于响应曲面法，以回弹角度为目标函数，成形载荷为约束条件优化了角度增量和工业机器人位移补偿参数。结果表明，超高强钢零件回弹角度随着激光功率密度的增大而减小，激光功率密度为125 W·mm^-2时零件回弹角度相较于常温成形减小了78.5%,但回弹减小趋势随着激光功率密度继续增大趋于平缓；将激光功率密度固定为125 W·mm^-2,进一步通过响应曲面法将成形过程载荷控制在600～900 N范围内，得到了优化的4道次角度增量和两滚轮位移补偿值，相较于优化前的4道次成形策略，弯曲零件的回弹角度从6.0°降低到接近于0°。响应曲面法可用于优化机器人双点滚压成形工艺参数，从而显著降低滚压成形零件的回弹并且提高成形效率。     

船舶钢板激光弯曲成形的实验研究

在对船舶钢板激光弯曲成形过程进行实验研究中，采用CO2激光器研究了激光功率、扫描速度、扫描次数以及钢板厚度对船舶钢板激光弯曲成形的影响规律。实验中实时测量了船舶钢板激光弯曲成形过程钢板弯曲角度和温度的变化。结果表明：钢板弯曲角度随激光功率的增加而增加，随激光束扫描速度的增加而减小，而且随着钢板厚度的增加，弯曲角度减小；激光工艺参数和钢板厚度都对钢板激光多次扫描成形产生影响，钢板的弯曲角度随着激光扫描次数的增加而增加。对于较薄的船舶钢板，钢板弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增加，而较厚的钢板，随扫描次数的增加，钢板弯曲角度的增加逐渐减小。     

激光诱发热应力成形试验研究

利用2kW CO2激光器研究了低碳钢板料的激光弯曲情况,试验结果表明,对于多道扫描激光成形工艺,弯曲角度受到许多工艺参数的影响。其中,激光功率、光束直径、扫描速度、扫描次数、板料厚度等参数的效应尤其显著。对试验结果的定性分析,所得的结论可为激光弯曲成形技术的进一步理论研究和可能的工业应用提供依据。     

钛合金板材激光弯曲成形工艺参量分析与弯曲角度预测

为了分析激光弯曲成形过程中各个工艺参数对弯曲角度的影响,从而对弯曲角度进行预测,在激光弯曲成形过程中对激光功率、光斑大小、扫描速度、扫描次数、线能量密度等参数进行了合理控制,根据实验结果分析了各个工艺参量对弯曲角度的影响,并基于最小二乘法对激光弯曲角度进行了预测。结果表明当光斑大小和扫描速率等工艺参数恒定时,工件的形变角度随功率增大而逐渐增大,弯曲角度随扫描速率的增加呈先增后减的凸函数曲线形状;弯曲角度与扫描次数近似呈线性关系;弯曲角度随线能量密度增大先增大后减小。若激光弯曲后工件能够得到充分冷却,则每次扫描引起的角度增量基本相等。本实验条件下,线能量密度取6. 7 J·mm-2时可在多次加工后获得最大弯曲角度。     

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。     

Computer simulation and experimental investigation of sheet metal bending using laser beam scanning

Computer simulation and experimental investigation of the sheet metal bending into a V-shape by the laser beam scanning without an external force exerted onto it have been performed. A 3-D FEM simulation has been carried out, which includes a non-linear transient indirect coupled thermal-structural analysis accounting for the temperature dependency of the thermal and mechanical properties of the materials. The bending angle, distribution of stress–strain, temperature and residual stresses have been obtained from the simulations. The sheet metal bending had been performed for different materials, thicknesses, scanning speeds and laser powers. The measurement of real-time temperature and bending angle was carried out. The bending angle is affected by the mechanical and thermal properties of the sheet metal material, the process parameters, and the output of laser energy. The bending angle is increased with the number of laser beam scanning passes and is the function of the laser power and the laser beam scanning speed. The simulation results are in agreement with the experimental results.     

钛合金板料激光曲线弯曲及热辐射对其组织性能的影响

研究了激光能量密度、路径曲率和扫描次数对TC4（Ti－6Al-4V）板料弯曲变形的影响规律,同时,分析了热辐射对板料显微组织和表面硬度的影响。结果表明：（1）存在一个最的能量密度值使板料一次弯曲所获得的的弯曲角度达到峰值;（2）随路径曲率的增加,弯曲角度减小;（3）第一次扫描以后的扫描次数与弯曲角度呈准线性关系。（4）合适的工艺参数不会导致材料显微组织变化,且激光热辐射对材料表面有淬火效应,使加热区材料表面硬度均有所提高。     

Simulation and prediction in laser bending of silicon sheet

The laser bending of single-crystal silicon sheet (0.2 mm in thickness) was investigated with JK701 Nd:YAG laser. The models were developed to describe the beam characteristics of pulsed laser. In order to simulate the process of laser bending, the FEM software ANSYS was used to predict the heat temperature and stress-strain fields. The periodic transformation of temperature field and stress-strain distribution was analyzed during pulsed laser scanning silicon sheet. The results indicate that the mechanism of pulsed laser bending silicon is a hybrid mechanism in silicon bending, rather than a simple mechanism of TGM or BM. This work also gets silicon sheet bent after scanning 6 times with pulsed laser, and its bending angle is up to 6.5°. The simulation and prediction results reach well agreement with the verifying experiments.     

激光弯曲成形1Cr17Ni2不锈钢板料应力-应变场有限元模拟

在综合分析材料热物理性能和力学性能的基础上,建立了板料激光弯曲成形的三维热力耦合模型。利用有限元分析软件对1Cr17Ni2不锈钢板的激光单次扫描弯曲过程进行了数值模拟,得到了应力一应变场模拟结果。模拟结果表明,当高能激光束沿板料表面扫描,在板厚方向会产生强烈的温度梯度,致使加热区材料的塑性应变沿板厚方向差别很大,从而导致板料的弯曲变形。     

扫描路径规划对激光弯曲成形影响的实验研究

在三维激光成形中,扫描步距、扫描的先后次序、扫描线距自由端的距离等扫描路径规划参数对最终变形量都有影响。实验表明：当扫描线距自由端的距离L′增加时,弯曲角度随之增大,但当L′继续增加时,板料的弯曲角度却减小,最后逐渐趋于平缓。当扫描步距太小,板料的总体弯曲效果并不好,而且由于重叠加热,使板料硬度降低。随着扫描步距的继续增大,板料的最终弯曲效果只是每次扫描的弯曲变形量的简单迭加。而且实验发现,先采用大的步距对板料进行扫描,然后在两条扫描线之间再插入扫描线,此时的弯曲效果比顺次加热的弯曲效果要好。     

激光弯曲工艺中板材厚度的影响规律

用大变形弹塑性有限元法对金属板材柔性成形新工艺———激光弯曲进行了动态数值模拟。从热学及热力学的观点出发,阐明了该工艺的变形机理,建立了弯曲过程中的应力模型;论证了板料厚度对温度梯度和弯曲角度的影响,提出了能够实现激光弯曲工艺的最小相对光束半径的新概念,为该工艺进一步深入研究奠定了基础。模拟结果与试验吻合较好。     

Simulation and prediction in laser bending of silicon sheet

The laser bending of single-crystal silicon sheet (0.2 mm in thickness) was investigated with JK701 Nd:YAG laser. The models were developed to describe the beam characteristics of pulsed laser. In order to simulate the process of laser bending, the FEM software ANSYS was used to predict the heat temperature and stress-strain fields. The periodic transformation of temperature field and stress-strain distribution was analyzed during pulsed laser scanning silicon sheet. The results indicate that the mechanism of pulsed laser bending silicon is a hybrid mechanism in silicon bending, rather than a simple mechanism of TGM or BM. This work also gets silicon sheet bent after scanning 6 times with pulsed laser, and its bending angle is up to 6.5o. The simulation and prediction results reach well agreement with the verifying experiments.