管材激光弯曲的有限元分析

为了研究管材激光弯曲过程中的温度和应力情况,利用有限元软件ANSYS进行分析计算,采用APDL语言编写命令流,生成单元,模拟移动热源载荷.通过分析计算获取温度场,应力应变场的详细信息.分析结果表明管材激光弯曲成形过程中,管材先经历背向激光的弯曲,之后形成面向激光束的弯曲;最后,在加热位置内外表面会发生朝向外侧的凸起变形.     

约束对板材激光直线扫描成形的影响

板材激光弯曲成形是利用激光成形工件的柔性成形技术。以板材激光单次扫描成形过程为研究对象,对板材激光直线扫描成形过程进行了有限元模拟,分析了有约束和无约束情况下板材的变形行为。     

板料激光曲线弯曲成形的数值模拟

基于非傅立叶热传导方程建立了板料激光曲线弯曲成形过程的三雏瞬态温度场以及形变场的有限元列式。在可以忽略材料因变形而产生内热的情况下，将板料激光曲线弯曲过程的温度场和形变场视为两个独立的子系统进行了分别求解，模拟了具有强烈瞬态非线性特征的板料激光曲线弯曲过程，从热力学角度揭示了板料激光曲线弯曲变形的内在机制。     

管材激光成形的数值模拟研究

建立了管材激光弯曲成形的有限元模型,对成形过程进行了数值模拟分析。模拟结果表明对应于加热和冷却阶段,管材的激光弯曲成形分别经历反向弯曲和正向弯曲两个变形阶段。管材加热区与未加热区域之间形成的较大的塑性应变差使得管材整体上产生了朝向激光束的正向弯曲。成形的机理主要表现为增厚机理。未加热区域的管材壁厚基本不变化,不会出现机械弯曲中管材的破裂问题。     

硅片的激光吸收系数修正与弯曲试验

考虑热物性能参数随温度变化的因素,以硅为对象进行激光弯曲模拟和试验,借助APDL语言编写激光弯曲成形的仿真程序,对单脉冲作用过程进行模拟,以得到单点脉冲周期内的温度分布;并采用NiCr/NiSi合金薄膜热电偶对单脉冲作用过程中的温度分布进行测量,对比上述的温度模拟与测量结果,修正硅材料的激光综合吸收系数。采用有限元分析软件实现了硅片的脉冲激光弯曲成形的仿真和模拟,并对多次连续扫描的模拟结果与硅片弯曲试验结果进行对比,验证了仿真程序的有效性,为硅片的激光弯曲成形提供了理论与试验依据。     

激光弯曲成形温度场与应力场的有限元模拟

建立了三维瞬态温度场的数学模型。使用有限元分析软件M SC.M arc对41C r4钢工件激光弯曲成形过程的温度场进行了有限元数值模拟,并在温度场的基础上进一步分析了板材激光弯曲成形过程中的应力场。     

基于吸收系数修正的硅片激光弯曲模拟与实验

考虑热吸收系数随温度变化的因素,以硅为对象进行了激光弯曲模拟和实验。借助APDL语言编写了激光弯曲成形的仿真程序,对单脉冲作用过程进行模拟,以得到单点脉冲周期内的温度分布;采用NiCr／NiSi合金薄膜热电偶对单脉冲作用过程中的温度分布进行测量,对比上述的温度模拟与测量结果,修正硅材料的激光综合吸收系数为0．82。采用有限元分析软件实现了硅片的脉冲激光弯曲成形的仿真和模拟,并对硅片多次连续扫描的弯曲模拟与弯曲实验进行对比,误差仅为0．1°,验证了仿真程序的有效性,为硅片的激光弯曲成形提供了理论与实验依据。     

钛箔材激光微弯曲成形过程有限元模拟

激光弯曲成形是一种利用激光成形工件的柔性成形技术.建立了钛箔激光微弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,采用大型非线性有限元软件ANSYS对其激光微弯曲过程进行了有限元模拟.通过模拟计算得到了钛箔激光微弯曲过程的温度场和位移场分布.结果表明:钛箔上下表面存在温度梯度,但由于钛箔厚度薄,热传导迅速,导致其z向位移出现波动.     

大口径弯头挤压弯曲成形数值模拟分析

对挤压弯曲成形大口径弯头的变形过程进行了有限元模拟分析.对压扁工序和弯头成形工序分别进行建模和模拟,并对模拟结果进行了应力、应变分析和成形过程载荷分析.对影响弯头成形的关键区域--内弧和外弧区域进行了速度场分析.将模拟成形后的弯头与工厂实际生产的弯头相对比,成形情况良好.     

基于Dynafom的油管卡口环成型分析

主要对油管卡口环零件弯曲回弹进行了研究。首先分析了油管卡口环零件发生弯曲回弹的主要因素,然后利用Dynafom模拟分析进行了验证,同时通过控制模拟变形过程中的速度和弯曲变形压紧力及其保压时间,成功模拟出了符合制件技术要求的油管卡口环。     

激光片光浓度场测量系统及其在风洞模拟中的应用

为在大型环境风洞中模拟大气污染物迁移扩散状况,开发出污染物浓度激光片光测量系统和污染物发放系统。基于激光片光浓度场测量系统,风洞模拟得到城市环境下点、线和面源污染物的扩散分布图案。基于风洞试验工况的边界条件,计算流体动力学(CFD)仿真得到污染物扩散分布,CFD仿真结果和激光片光浓度测量结果,两者定性一致,达到了相互印证的效果。将研究开发的激光片光浓度场测量系统和定量采样方法相结合,有望实现风洞试验中污染物浓度场的定量测试。     

板料激光曲线弯曲成形温度场的数值研究

板料激光弯曲成形是一种利用激光成形构件的柔性成形技术。以矩形板激光单次扫描成形的过程为研究对象，通过对有限元分析软件ANSYS进行二次开发，建立了基于扫描路径的动热源模型，并系统研究了各技术参数下激光弯曲温度场的动态变化。分析发现：（1）曲线扫描准稳态过程的温度峰值要小于同工况下直线扫描情况，且持续时间短暂，温度峰值不断跳跃；（2）相同工艺参数下，随着扫描路径曲率的增大，温度峰值及加热区温度梯度均减小，当扫描路径曲率继续增大时，温度峰值及加热区温度梯度却随之增大；（3）提高激光功率，降低扫描速度以及在恒定线能量密度下增大扫描速度，均使板料温度梯度增大，而增大光斑直径，温度梯度减小。     

NUMERICAL SIMULATION FOR LASER BENDING OF SHEET METAL

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利用激光局部硬化效应提高2B06铝合金板材拉深成形性研究

针对2B06铝合金复杂零件成形困难问题,提出了利用激光热处理局部硬化提高板材成形性的思路。在通过激光热处理试验研究了铝合金板的激光硬化效应的基础上,采用数值模拟计算了铝合金板激光热处理过程中激光光斑路径和其周边热影响区域的峰值温度场,并通过实际测温验证了其准确性。提出并构建了耦合性能梯度的差性坯料模型,对激光局部硬化的杯形件拉深成形性进行了模拟和试验研究。结果表明,激光扫描方式可以形成稳定的梯度温度场并对周边非加热区影响较小,且可以通过多道次扫描方式设计不同宽度范围的大梯度差性板材坯料。力学性能试验表明激光热处理可以有效地提高铝合金的局部加工硬化能力,这种效应可以有效抑制杯形件拉深时圆角大变形区的减薄,从而提升了板材的拉深性能。在上述基础上,将激光局部热处理用于2B06铝合金航空复杂口框零件的成形,通过设计激光处理路径和参数,获得合理的局部硬化区域,可有效地避免在加强筋处出现过度减薄导致的破裂,大大提高复杂零件的成形性。     

Some studies on temperature profiles in AISI 304 stainless steel sheet during laser beam welding using FE simulation

The investigation of transient temperature profiles of a weld joint produced by the laser welding process is presented. A three-dimensional finite element model is developed using a commercial finite element code ANSYS in order to obtain the behavior of temperature field and molten pool shape during the welding process. A three-dimensional conical Gaussian heat source is employed as a heat source model for performing a non-linear transient thermal analysis. The temperature-dependent material properties of AISI 304 stainless steel sheet are taken into account, which has a great influence on the temperature fields indicated by the simulation results. The effect of latent heat and the convective and radiative boundary conditions are also included in the model. A series of laser welds are performed using a 2-kW continuous wave Nd:YAG laser welding system. The experimental trials are conducted by varying the laser input parameters namely beam power, welding speed, and beam incident angle to validate the model. The results show that there is a good agreement between the finite element simulation and the experimental observations.     

A study on the effect of rectangular cut out on laser forming of AISI 304 plates

Laser bending of a rectangular AISI 304 plate with a rectangular cut out is investigated in the present work. In particular, effects of process parameters: laser power, scanning speed, and geometric parameters: dimensions of the cut out of sheet metal on temperature distribution and bending angle are explored with the help of numerical simulation. Analyses are carried out through a coupled thermo-mechanical formulation with finite element method using COMSOL MULTIPHYSICS. The temperature distribution and deformation of sheet metal have been obtained from numerical simulations. The bending angle is affected by process parameters, namely, laser power, scanning speed, and width of the cut out of the sheet metal. Position of the cut out vis-à-vis the scanning path and length of the cut out have very little effect on the bending angle.     

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。     

板料的快速激光成形技术及其应用

介绍一种利用激光扫描金属薄板所导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法，根据激光扫描时所形成的两类典型温度场，探讨激光成形的机理，在板料的几何参数，热物性，光束能量及分布等方面分析激光成形的技术要点，提出该技术所面临的问题，并展望其应用领域和前景。     

硅片激光弯曲成形的数值模拟与实验

介绍了一种利用脉冲激光塑性化弯曲单晶硅片的新方法。在分析和描述光脉冲时空特性的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对硅片弯曲过程进行建模仿真,得到了脉冲激光弯曲过程中温度场与应力应变的仿真结果。对脉冲激光作用过程中温度场与应力应变的周期性瞬间变化特征进行了描述,指出了脆性材料硅片的脉冲激光弯曲机理不属于简单意义上的温度梯度机理或屈曲机理,而是二种机理共同作用的结果。通过6次扫描试验实现了对硅片的有效弯曲,弯曲角度达6.5º,仿真结果与验证性试验相符。     

基于ANSYS的熔石英玻璃激光焊接工艺研究

采用ANSYS软件的数值模拟计算,对石英玻璃在激光焊接时的温度场分布进行了仿真分析,获取了熔石英玻璃实现CO2激光焊接的工艺参数,结果显示,4W的激光功率、0.1 mm的激光光斑半径以及0.5 mm/s的激光移动速度能够实现石英玻璃薄片的焊接。