脉冲激光冲击金属板料变形的数值模拟

激光冲击板料变形是利用高能脉冲激光和材料相互作用诱导的高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形的新技术.利用ABAQUS软件对激光冲击下板料的变形过程进行了数值模拟,比较了不同激光参数对板料变形量的影响,并在激光单点冲击成形的基础上探讨了激光多点冲击成形.     

激光冲压TA2圆板实验与仿真研究

采用实验的方法,研究了不同的激光能量和不同的冲击路径、冲击次数对TA2钛合金圆板变形的影响,取得了不同冲击条件下钛合金圆板的变形数据。所采用的激光波长1.06μm,脉宽约23ns,有效光斑直径8mm,脉冲的重复率2Hz,并用ABAQUS软件对激光冲压TA2圆板进行了仿真分析。结果表明,随着激光能量的增加,板料的变形量增大;冲击区域的不平度随着冲击路径和激光能量分布的优化而得到改善。仿真结果和实验数据基本吻合,在一定程度上揭示了激光冲击过程的成形机理,解释了激光能量、板料几何尺寸、冲击次数和冲击路径对最终成形的复杂影响。     

金属板料预应力成形技术研究进展

金属板料成形的主要特征为材料变形过程中的弹性变形比例大、型面定形性较差,并且传统成形工艺对装备的依赖程度高,为提高金属板料工件的成形精度,降低对工艺装备的依赖程度,研究和完善了金属板料成形技术方法和手段。金属板料预应力成形技术是将板料置于弹性变形状态,再施加热、冲击等外载荷,最终实现板料成形。研究结果表明,预应力成形可降低对工艺装备的依赖程度,相比于自由成形,板料的变形趋势可控;随着预应力加载载荷的增大,板料的变形量增大;预应力成形中施加的外载荷形式可采用激光载荷、蠕变时效、喷丸冲击载荷和激光喷丸冲击载荷等形式。     

激光冲击悬臂薄板变形的理论分析和实验研究

目的激光喷丸技术是一种利用激光诱导等离子体冲击波产生的力学效应来改善材料的机械性能的表面强化技术,但是在激光喷丸过程中,由于高压冲击波的作用会使薄壁件发生宏观变形,造成零件失效,为了控制激光冲击板料宏观变形过程,因此有必要对激光冲击下板料的力学变形特性进行研究。方法通过对激光冲击载荷作用下悬臂板变形过程的理论分析,建立了板料在激光冲击下的受力变形模型,对激光作用下板料的变形量公式进行了理论推导计算,研究了板料变形量与板料厚度、激光能量等之间的相互关系,并通过单点冲击与多点搭接冲击实验和有限元分析相结合的方式验证了理论公式的准确性。结果依据所建立的板料变形理论计算得到的理论值、实验值和有限元分析结果都较为接近,其中板料变形量对厚度的变化十分敏感,在设定条件下,当板材厚度大于3 mm时,板材变形很小,几乎不产生明显的变形。结论板料变形量随着激光能量和光斑数量的增大而增大,板材的厚度对变形量的影响很大,是设计激光喷丸参数时必须考虑的要素。     

激光冲击低碳钢箔的有限元分析

激光微冲击成形是利用脉冲激光产生的等离子体爆轰波的冲击力效应,使超薄板材产生塑性变形的新技术。为揭示板材参数、激光参数、微凹模直径等对成形过程的影响,利用动态显式有限元法,对低碳钢箔的激光微冲击成形进行了反映率效应和尺度效应的晶粒级有限元模拟,结果表明,晶界对激光微冲击成形的影响很大,薄板的下凹变形随晶界厚度的减小而增大,二者呈近似线性关系;板材晶粒越不规则,其变形量越大;激光冲击的峰值压力是箔材变形的主要因素,随峰值压力的提高,变形量增大;单点多次冲击时,首次冲击的变形量最大,以后各次冲击的变形量逐渐减小。     

金属板料高频冲击成形技术研究

首次提出利用高频冲击实现板料成形的新技术——高频冲击成形,根据能量理论,建立板料的变形量与冲击动能、材料性能等参数之间的关系,为分析各种参数对成形过程的影响提供了理论依据。利用高频气缸驱动冲击件对薄板进行冲击试验,试验的初步结果表明,高频冲击成形是一种新的塑性成形技术,具有低成本、高效率和高柔性的特点。能适用于一般模具无法成形的结构,拓展了冷冲压成形的零件范围。     

单曲率板材激光弯曲成形过程的有限元模拟

利用有限元软件MSC.Marc建立了单曲率板激光弯曲成形过程的热力耦合有限元模型。计算并分析了激光弯曲成形过程中板材内部的温度场、应力场和位移场。此外,还研究了扫描线的长度和单曲率板的初始形状对激光弯曲成形的影响。结果表明:随着扫描线长度的增加,板材的弯曲变形量增大;随着单曲率板曲率的增加,板材的弯曲变形量减小。实验结果验证了模型的可靠性。     

激光冲击LC4CS靶板动态成形过程的有限元分析

根据激光冲击成形工艺及材料在高应变率、高度非线性下的特点,建立了适于单次激光冲击成形的模型.采用非线性冲击动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,选择C-S材料模型、SOLID164单元,并通过适当的载荷简化、边界条件处理与求解控制等,对单次激光冲击LC4CS超硬铝合金靶板成形的动态过程进行了模拟.给出了有限元模型在不同时刻的冲击成形动态轮廓曲线,为实验及生产中指导与优化激光冲击成形工艺参数提供参考.     

LD31板料激光斜冲击成形后表面残余应力的实验研究

在曲面板料激光冲击成形时,很难满足每次都能法向垂直冲击,因此非常有必要进行激光斜冲击板料研究。文章采用钕玻璃激光器、脉冲能量约42J、脉冲宽度约23ns、脉冲功率≥1.2×109W、激光以30°斜冲击LD 31(6063)方形板料,冲击后板料最大变形点偏离试样中心3mm。采用X-350A型X射线应力测定仪、侧倾固定Ψ法和交相关法定峰,分别测量了板料沿激光冲击方向、板料空间分布的残余压应力,得出试样正反两面均是压应力,均小于100MPa,由于变形最大点与方形板料顶点连线长度大于垂直于边长方向,且经过变形最大点直线长度,其在厚度方向产生压应力2σ比较大,产生相同变形所需的力较大,所以产生的残余压应力也较大。在变形最大点与板料顶点最短连线之间的板料受到挤压,板料变厚,硬化严重,产生残余应力最大。     

摩擦对高温合金复杂截面圆环多道次滚压成形不均匀变形作用

在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析;进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大;随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大;导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。