激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究
发布时间：2021-10-08 03:33
近年来,激光冲击微成形技术已经成为了微成形领域的一个研究热点。本文研究了一种激光冲击液体微成形的新工艺,以激光作为冲击源、液体作为传力介质,适用于成形具有大面积阵列微特征的金属箔板。论文通过数值模拟探索了工艺可行性与成形机理,并在数值模拟的基础上进行了工艺参数优化,为下一步的实验研究提供指导,主要研究工作与成果如下:首先,介绍了激光冲击液体微成形工艺的原理,描述了激光与物质相互作用机理及材料在高应变率下的动态响应,推导了激光功率密度的数学模型和考虑时空分布特性的激光诱导冲击波压力模型,讨论了流固耦合分析中流体介质与结构的运动方程,介绍了非线性流固耦合分析中的任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法等问题,为激光冲击液体微成形的数值模拟研究奠定了理论基础。其次,使用HyperMesh/LS-DYNA软件进行了激光冲击液体微成形工艺的数值模拟研究:针对大面积方形凹坑阵列微特征模具,考虑流固耦合作用建立了三维有限元模型,通过离散受冲击区域的方法实现了时空变化的激光光源模型的加载,采用ALE算法实现流固耦合计算,数值模拟结果表明该方法成形大面积阵列微特征是可行的且成形效果良好,数值模拟与实验结果基本一...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
使用微成形技术加工的零件Fig.1.1Partsmanufacturedbymicroformingtechnology
激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究广泛、加工周期短、耗费成本较低，可以显著的提升微尺度零件的成形精度[23-25]，在众多领域中都有着广阔的发展与应用前景，得到了国内外众多学者的广泛研究。1.2 激光冲击成形国内外现状研究激光冲击成形技术是一种先进的板料制造加工技术，主要是利用激光和板料相互作用时所产生冲击波的力效应来让板料发生塑性变形[26]，其成形机理如图 1.2 所示，当高功率密度、短脉冲的激光穿过透明的约束层达到吸收层后，吸收层会发生汽化电离，并产生高温高压的等离子体；随后，由于约束层的限制作用，等离子体迅速膨胀并产生GPa级的冲击波压力，这股冲击波压力向下继续传播并到达金属板材表面，当其超过材料的动态屈服极限时，工件材料会在冲击波压力的作用下发生塑性变形。如图 1.3 所示是利用激光冲击成形技术加工得到的零件[27]。
激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究广泛、加工周期短、耗费成本较低，可以显著的提升微尺度零件的成形精度[23-25]，在众多领域中都有着广阔的发展与应用前景，得到了国内外众多学者的广泛研究。1.2 激光冲击成形国内外现状研究激光冲击成形技术是一种先进的板料制造加工技术，主要是利用激光和板料相互作用时所产生冲击波的力效应来让板料发生塑性变形[26]，其成形机理如图 1.2 所示，当高功率密度、短脉冲的激光穿过透明的约束层达到吸收层后，吸收层会发生汽化电离，并产生高温高压的等离子体；随后，由于约束层的限制作用，等离子体迅速膨胀并产生GPa级的冲击波压力，这股冲击波压力向下继续传播并到达金属板材表面，当其超过材料的动态屈服极限时，工件材料会在冲击波压力的作用下发生塑性变形。如图 1.3 所示是利用激光冲击成形技术加工得到的零件[27]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电液成形技术研究现状及发展趋势[J]. 于海平,郑秋丽,安云雷. 精密成形工程. 2017(03)
[2]超声振动辅助成形本构模型[J]. 王家鹏,赵震,庄新村,柏杨. 塑性工程学报. 2015(06)
[3]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)
[4]新型冲击充液复合成形工艺及其关键技术研究[J]. 郎利辉,王少华,杨春雷,袁超. 锻压技术. 2014(07)
[5]新型充液冲击冲裁技术[J]. 郎利辉,王少华,袁超. 塑性工程学报. 2014(02)
[6]激光冲击强化技术研究与应用现状[J]. 石朝阳,刘赤荣,应才苏. 机械设计与制造. 2010(04)
[7]爆炸冲击波在不同介质中传播衰减规律的数值模拟[J]. 李顺波,东兆星,齐燕军,焦金锋. 振动与冲击. 2009(07)
[8]金属箔板激光动态微拉深成形技术[J]. 刘会霞,李保春,杨昆,陈成,沈宗宝,王霄,周明. 光电子.激光. 2009(03)
[9]金属材料的激光吸收率研究[J]. 陈君,张群莉,姚建华,傅纪斌. 应用光学. 2008(05)
[10]激光冲击约束层和吸收层的研究[J]. 张凌峰,张永康,任旭东,冯爱新. 农业机械学报. 2007(01)
硕士论文
[1]充液冲击成形关键技术研究[D]. 林俐菁.合肥工业大学 2016
[2]金属板料激光冲击成形研究[D]. 王广龙.江苏大学 2005
本文编号：3423348
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
使用微成形技术加工的零件Fig.1.1Partsmanufacturedbymicroformingtechnology
激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究广泛、加工周期短、耗费成本较低，可以显著的提升微尺度零件的成形精度[23-25]，在众多领域中都有着广阔的发展与应用前景，得到了国内外众多学者的广泛研究。1.2 激光冲击成形国内外现状研究激光冲击成形技术是一种先进的板料制造加工技术，主要是利用激光和板料相互作用时所产生冲击波的力效应来让板料发生塑性变形[26]，其成形机理如图 1.2 所示，当高功率密度、短脉冲的激光穿过透明的约束层达到吸收层后，吸收层会发生汽化电离，并产生高温高压的等离子体；随后，由于约束层的限制作用，等离子体迅速膨胀并产生GPa级的冲击波压力，这股冲击波压力向下继续传播并到达金属板材表面，当其超过材料的动态屈服极限时，工件材料会在冲击波压力的作用下发生塑性变形。如图 1.3 所示是利用激光冲击成形技术加工得到的零件[27]。
激光冲击液体微成形数值模拟及实验研究广泛、加工周期短、耗费成本较低，可以显著的提升微尺度零件的成形精度[23-25]，在众多领域中都有着广阔的发展与应用前景，得到了国内外众多学者的广泛研究。1.2 激光冲击成形国内外现状研究激光冲击成形技术是一种先进的板料制造加工技术，主要是利用激光和板料相互作用时所产生冲击波的力效应来让板料发生塑性变形[26]，其成形机理如图 1.2 所示，当高功率密度、短脉冲的激光穿过透明的约束层达到吸收层后，吸收层会发生汽化电离，并产生高温高压的等离子体；随后，由于约束层的限制作用，等离子体迅速膨胀并产生GPa级的冲击波压力，这股冲击波压力向下继续传播并到达金属板材表面，当其超过材料的动态屈服极限时，工件材料会在冲击波压力的作用下发生塑性变形。如图 1.3 所示是利用激光冲击成形技术加工得到的零件[27]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电液成形技术研究现状及发展趋势[J]. 于海平,郑秋丽,安云雷. 精密成形工程. 2017(03)
[2]超声振动辅助成形本构模型[J]. 王家鹏,赵震,庄新村,柏杨. 塑性工程学报. 2015(06)
[3]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)
[4]新型冲击充液复合成形工艺及其关键技术研究[J]. 郎利辉,王少华,杨春雷,袁超. 锻压技术. 2014(07)
[5]新型充液冲击冲裁技术[J]. 郎利辉,王少华,袁超. 塑性工程学报. 2014(02)
[6]激光冲击强化技术研究与应用现状[J]. 石朝阳,刘赤荣,应才苏. 机械设计与制造. 2010(04)
[7]爆炸冲击波在不同介质中传播衰减规律的数值模拟[J]. 李顺波,东兆星,齐燕军,焦金锋. 振动与冲击. 2009(07)
[8]金属箔板激光动态微拉深成形技术[J]. 刘会霞,李保春,杨昆,陈成,沈宗宝,王霄,周明. 光电子.激光. 2009(03)
[9]金属材料的激光吸收率研究[J]. 陈君,张群莉,姚建华,傅纪斌. 应用光学. 2008(05)
[10]激光冲击约束层和吸收层的研究[J]. 张凌峰,张永康,任旭东,冯爱新. 农业机械学报. 2007(01)
硕士论文
[1]充液冲击成形关键技术研究[D]. 林俐菁.合肥工业大学 2016
[2]金属板料激光冲击成形研究[D]. 王广龙.江苏大学 2005
本文编号：3423348
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