船用中厚板激光彎曲成形過程數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、板材激光彎曲成形技術(shù)是一種利用高能激光束掃描板材，在板材內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的熱應(yīng)力使板材成形的新型工藝。與傳統(tǒng)的成形方法相比，該工藝具有不需外力和模具、生產(chǎn)柔性大、加工成本低、成形精度高并能進(jìn)行硬脆材料變形等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、船舶、汽車和微電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文使用有限元分析軟件ANSYS 對(duì)船用中厚板激光彎曲成形過程進(jìn)行數(shù)值模擬。建立了三維熱應(yīng)力耦合模型，分析了成形過程的溫度場(chǎng)、形變場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)板材在激光

2、彎曲成形過程發(fā)生明顯的繞X 軸方向的彎曲，同時(shí)沿X 軸方向和Y 軸方向增長(zhǎng)等一系列現(xiàn)象。 為驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)船用中厚鋼板激光彎曲成形過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，采用激光位移傳感器測(cè)量了板材彎曲高度，采用熱電偶測(cè)量了激光掃描過程中板材節(jié)點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)變化情況，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的結(jié)果與模擬計(jì)算結(jié)果相吻合，從而驗(yàn)證了數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。為進(jìn)一步研究激光加工工藝參數(shù)與板材彎曲角度的關(guān)系，分別采用不同掃描速度、不同激光功率、不同光斑大小及不同掃描次數(shù)進(jìn)