不銹鋼—碳鋼層合板激光彎曲數(shù)值模擬及成形規(guī)律研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文不銹鋼惻湖層合板激光彎曲數(shù)值模擬及成形NumericalSimulationandDeformationDisciplineofStainlessSteel—CarbonSteelLaminatedSheetduringLaserBendingProcess作者姓名：迪兇兇學(xué)科、專業(yè)：扭撼劍造區(qū)基自動絲學(xué)號：壟!!Q壘Q墨墨指導(dǎo)教師：完成日期：一壟Q!壘生墨旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnolog

2、y大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要不銹鋼碳鋼層合板是基層(碳鋼)和覆層(不銹鋼)經(jīng)特殊制備工藝復(fù)合而成的兼具兩種材料優(yōu)點的新型復(fù)合材料。與單組元金屬板相比，不僅使材料性能大幅提高，還節(jié)約了大量稀貴金屬，降低了材料價格，在航空航天、船舶、石油化工、海洋開發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。激光彎曲成形是一種新近發(fā)展起來的適用于板殼類零件成形加工的柔性成形新工藝，成形過程無需模具，非接觸、無外力，能夠成形各種復(fù)雜形狀工件，對新產(chǎn)品開發(fā)和小批量生產(chǎn)具有巨

3、大的發(fā)展?jié)摿?。由于不銹鋼層合板基層和覆層之間存在結(jié)合面且材料性能存在差異，使其成形過程與單組元金屬有很大不同。本文以1Crl8Ni9Ti／Q235A／1Crl8Ni9Ti不銹鋼層合板為研究對象，建立了含結(jié)合面的不銹鋼層合板多層有限元模型，對不銹鋼層合板激光彎曲過程及成形規(guī)律進行了數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：(1)在考慮結(jié)合面和脈沖激光特性的基礎(chǔ)上，基于熱彈塑性有限元理論，應(yīng)用ANSYS軟件中的APDL語言對不銹鋼層合板脈沖激光彎曲

4、成彤過程進行模塊化編程，建立了含結(jié)合面的不銹鋼層合板脈沖激光彎曲三維熱一結(jié)構(gòu)順序耦合有限元模型，并對模型進行了優(yōu)化。(2)根據(jù)建立的有限元模型，研究了脈沖激光彎曲過程中不銹鋼層合板內(nèi)部溫度、應(yīng)力應(yīng)變及位移的時空分布，對層合板結(jié)合面處的應(yīng)力應(yīng)變分布情況進行了分析。脈沖激光彎曲過程中，層合板上覆層的溫度、應(yīng)力應(yīng)變均發(fā)生周期性震蕩，結(jié)合面處的溫度傳遞平滑，應(yīng)力應(yīng)變發(fā)生突變；最終層合板上下覆層呈現(xiàn)橫向殘余拉應(yīng)力狀態(tài)，基層呈現(xiàn)橫向殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。

5、采用帶有溫度和位移測量裝置的激光加工系統(tǒng)進行了層合板激光彎曲驗證實驗，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果一致性好，溫度最大誤差為79％，位移最大誤差為47％。(3)對不同工藝參數(shù)下不銹鋼層合板激光彎曲成形過程進行了數(shù)值模擬，分析了不銹鋼層合板脈沖激光彎曲成形規(guī)律。不銹鋼層合板的彎曲角度與層合板厚度方向的塑性應(yīng)變梯度有關(guān)，隨激光功率、掃描次數(shù)、層合板寬度、不銹鋼／碳鋼厚度比的增加而增大，隨離焦量、掃描速度、層合板厚度的增加而減小。根據(jù)得到的激光彎曲成形規(guī)