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薄板激光喷丸成形有限元分析试验研究

发布时间:2018-08-01 11:52
【摘要】:激光喷丸成形技术作为一种先进的加工制造技术,凭借该工艺的技术特点和突出的优势,在金属板料的喷丸成形领域得到了广泛的关注。该工艺的喷丸成形机理是利用高能量的激光束诱导产生的等离子体冲击波压力使得材料内部产生塑性变形从而得到具有一定曲率变形的板料。对激光喷丸成形进行参数优化调整是实现板料准确成形的关键。本文对激光喷丸板料的塑性变形行为进行了有限元数值模拟与试验验证,主要研究内容包括:首先介绍了激光的形成条件以及激光所具有的特点,然后从激光诱导等离子体压力冲击波的形成的基本原理出发,探讨了在激光冲击波压力加载下板料的动态响应以及影响板料激光喷丸弯曲变形的工艺参数。针对薄板激光喷丸成形的主要特点,文中依靠ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟分析平台,建立了激光喷丸成形的三维有限元模型,对激光喷丸成形过程进行了有限元分析,主要研究了激光喷丸成形的工艺参数(喷丸冲击压力、喷丸持续时间等)对板料弯曲变形规律的影响,获得了不同参数下板料激光喷丸成形的基本规律以及对喷丸成形进行参数优化控制。以国产70钢为试验对象,在约束状态下对板料激光喷丸成形进行试验研究。研究表明,随着喷丸冲击压力和喷丸持续时间的增加,板料的弯曲变形量随之变大。在模拟的基础上,利用阿尔门量仪对板料的弯曲变形进行了实际测量,数值模拟获得的结果和试验得到的数据近似一致,表明利用有限元方法可以在一定精度内实现激光喷丸板料的弯曲变形模拟。研究取得的成果为板料激光喷丸成形中工艺参数的优化控制提供了理论依据和有益的指导。
[Abstract]:Laser shot peening technology, as an advanced processing and manufacturing technology, has received extensive attention in the field of sheet metal peening with the help of its technical characteristics and outstanding advantages. The shot peening mechanism of this process is that the plasma-shock wave pressure induced by high energy laser beam causes the plastic deformation inside the material, and the sheet metal with certain curvature deformation can be obtained. Optimizing the parameters of laser shot peening is the key to realize the accurate forming of sheet metal. In this paper, the plastic deformation behavior of laser shot peening plate is numerically simulated and verified by finite element method. The main research contents are as follows: firstly, the forming conditions of laser and the characteristics of laser are introduced. Then, based on the basic principle of laser induced plasma pressure shock wave, the dynamic response of sheet metal under laser shock wave loading and the technological parameters affecting laser shot peening deformation of sheet metal are discussed. According to the main characteristics of laser shot peening of thin plate, the 3D finite element model of laser shot peening is established by using ANSYS/LS-DYNA finite element software simulation analysis platform, and the process of laser shot peening is analyzed by finite element method. The influence of laser shot peening process parameters (shot peening pressure, shot peening duration, etc.) on the bending deformation of sheet metal was studied. The basic rules of laser shot peening of sheet metal under different parameters and parameter optimization control of shot peening are obtained. The laser shot peening forming of sheet metal was studied with domestic 70 steel as experimental object. The results show that the bending deformation of sheet metal increases with the increase of shot peening pressure and shot peening duration. On the basis of simulation, the bending deformation of sheet metal is measured by Alman meter. The results obtained by numerical simulation are approximately consistent with the data obtained from the experiment. The results show that the finite element method can be used to simulate the bending deformation of laser shot peening sheet. The research results provide theoretical basis and useful guidance for optimizing control of process parameters in sheet metal laser shot peening.
【学位授予单位】:辽宁科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG668

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本文编号:2157489

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