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：迪兇兇學科、專業(yè)：扭撼劍造區(qū)基自動絲學號：壟!!Q壘Q墨墨指導教師：完成日期：一壟Q!壘生墨旦大連理工大學DalianUniversityofTechnolog

2、y大連理工大學碩士學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)特殊制備工藝復合而成的兼具兩種材料優(yōu)點的新型復合材料。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)等領域具有廣闊的應用前景。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)容及結果如下：(1)在考慮結合面和脈沖激光特性的基礎上，基于熱彈塑性有限元理論，應用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，建立了含結合面的不銹鋼層合板脈沖激光彎曲三維熱一結構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、應力應變及位移的時空分布，對層合板結合面處的應力應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、應力應變均發(fā)生周期性震蕩，結合面處的溫度傳遞平滑，應力應變發(fā)生突變；最終層合板上下覆層呈現(xiàn)橫向殘余拉應力狀態(tài)，基層呈現(xiàn)橫向殘余壓應力狀態(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，模擬結果與實驗結果一致性好，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變梯度有關，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)