紫铜箔材激光冲击微渐进成形工艺与机理研究

发布时间：2021-05-18 03:30

　　激光冲击微成形技术是利用激光诱导产生的等离子体冲击波压力使材料发生动态塑性变形从而获得期望微观几何形状的一种技术。与传统微塑性成形技术相比,激光冲击微成形是一种无凸模成形技术,避免了微细凸模加工困难以及对中性差等难题,并且高应变率塑性变形的特点使该技术具有成形速度快、效率高以及成形零件质量好等优点,在微制造领域具有广阔发展前景。目前,对激光冲击微成形技术的研究主要是针对一些微胀形、微弯曲和微冲孔等基础工艺,激光脉冲在工件上的作用位置固定不变,并且制件形状简单、成形面积也相对较小,而对诸如燃料电极板等形状复杂且成形面积较大的微型零件的研究不多,在此基础上本文提出了一种新工艺,即激光冲击微渐进成形工艺。激光冲击微渐进成形工艺是一个多物理量综合作用的过程,影响成形效果的因素很多,另外渐进成形过程相对复杂,更加大了激光冲击微渐进成形工艺的成形规律与机理的研究难度。本文采用数值模拟与实验相结合的手段,以T2紫铜箔材为实验材料,系统研究激光冲击微渐进成形工艺,分析微渐进成形工艺的变形过程及特点,揭示不同工艺参数对成形结果的影响规律。解决了激光冲击微渐进成形工艺数值建模的关键技术,包括材料本构模型的... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光冲击微成形技术的研究现状
        1.2.1 激光冲击微胀形工艺的研究现状
        1.2.2 激光冲击微压印工艺的研究现状
    1.3 激光冲击微成形的数值模拟研究
    1.4 目前研究存在的主要问题
    1.5 本课题研究目标与章节内容安排
第2章 激光冲击微渐进成形工艺理论基础及实验平台设计
    2.1 引言
    2.2 激光冲击微渐进成形工艺理论基础
        2.2.1 激光与靶材的相互作用
        2.2.2 吸收层与约束层的作用
        2.2.3 等离子体冲击波的产生与传播
    2.3 激光冲击微渐进成形工艺实验平台设计
        2.3.1 光斑搭接率
        2.3.2 实验装置及模具设计
        2.3.3 实验材料与检测方法
    2.4 本章小结
第3章 激光冲击微渐进成形有限元模型建立及验证
    3.1 引言
    3.2 激光冲击微渐进成形有限元模型建立
        3.2.1 有限元分析理论基础及技术路线
        3.2.2 几何模型的建立及有限元网格的划分
        3.2.3 材料本构模型
        3.2.4 冲击波压力的力学模型
        3.2.5 移动载荷的施加
        3.2.6 求解时间的确定
        3.2.7 回弹处理
        3.2.8 有限元模型的实验验证
    3.3 激光冲击微渐进成形有限元仿真结果与讨论
        3.3.1 变形过程分析
        3.3.2 厚度变化分析
        3.3.3 应变场分析
        3.3.4 应力波的衰减
    3.4 本章小结
第4章 激光冲击微渐进成形工艺数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 激光能场对箔材贴模性的影响
        4.2.1 激光能量对箔材贴模性的影响规律
        4.2.2 光斑直径对箔材贴模性的影响规律
        4.2.3 冲击策略对箔材贴模性的影响规律
    4.3 光斑搭接率对箔材贴模性的影响
    4.4 模具结构参数对箔材贴模性的影响
        4.4.1 凹模入口圆角半径对箔材贴模性的影响
        4.4.2 凹模底部圆角半径对箔材贴模性的影响
    4.5 本章小结
第5章 激光冲击微渐进成形工艺实验研究
    5.1 引言
    5.2 激光能量对成形结果的影响
        5.2.1 激光能量对成形角度的影响
        5.2.2 激光能量对成形件厚度的影响
        5.2.3 激光能量对成形件硬度的影响
    5.3 光斑搭接率对成形结果的影响
    5.4 箔材厚度对成形结果的影响
        5.4.1 箔材厚度对成形角度的影响
        5.4.2 箔材厚度对成形件厚度的影响
        5.4.3 箔材厚度对成形件硬度的影响
    5.5 晶粒尺寸对成形结果的影响
        5.5.1 晶粒尺寸对成形角度的影响
        5.5.2 晶粒尺寸对成形件厚度的影响
        5.5.3 晶粒尺寸对成形件硬度的影响
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光冲击软模大面积微弯曲成形方法[J]. 王霄,张迪,顾春兴,沈宗宝,刘会霞.  光学精密工程. 2014(09)
[2]激光冲击次数对TA15微观组织和硬度的影响[J]. 朱颖,范博文,郭伟,康慧.  北京航空航天大学学报. 2014(04)
[3]激光冲击成形研究进展[J]. 季忠,刘韧,孙胜.  激光与光电子学进展. 2010(06)
[4]板材脉冲激光微冲击成形技术及研究现状[J]. 郑超,孙胜,季忠,王巍.  塑性工程学报. 2009(04)
[5]金属板料激光冲击成形数值模拟及工艺分析[J]. 王广龙,周建忠,张兴权,吉维民,袁国定,张永康.  应用激光. 2004(05)
[6]约束结构下激光冲击波特性实验研究[J]. 王声波,范勇,吴鸿兴,郭大浩,戴宇生,夏小平.  强激光与粒子束. 2004(08)
[7]实验研究脉冲强激光在铝靶中诱导的冲击波[J]. 李志勇,朱文辉,程经毅,郭大浩,吴鸿兴.  中国激光. 1997(03)
[8]抛光时间和表面粗糙度对铸铁材料硬度测试数据的影响[J]. 郑远谋.  机械强度. 1992(02)

博士论文
[1]激光冲击微成形工艺数值模拟及其实验研究[D]. 郑超.山东大学 2011
[2]激光冲击处理工艺过程数值建模与冲击效应研究[D]. 胡永祥.上海交通大学 2008

硕士论文
[1]准静态加载与激光冲击动态加载金属箔板微弯曲尺寸效应研究[D]. 钱清.江苏大学 2016
[2]基于微模具的激光冲击压印成形技术研究[D]. 沈宗宝.江苏大学 2010
[3]超薄板材脉冲激光微冲击成形过程数值模拟[D]. 张明浩.山东大学 2008



本文编号：3193024