中空激光沖擊成形中應(yīng)力波的傳播特性及其對板料失效的影響.pdf

1、激光沖擊成形是利用激光誘導(dǎo)的沖擊波使金屬板料產(chǎn)生變形的一種無模成形新方法，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。自從提出這一理論以來，人們就在為將該技術(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)加工中去而努力，但激光沖擊成形技術(shù)在快速發(fā)展的過程中出現(xiàn)了許多亟待解決的問題，如沖擊成形過程中板料中心易破裂的問題，該問題也成為制約這一技術(shù)發(fā)展的一道障礙。由于激光誘導(dǎo)沖擊波的傳播與板料的層裂和減薄等破裂失效問題有著密切的聯(lián)系，為此，提出采用中空激光沖擊成形并從應(yīng)力波傳播的角度來分

2、析和解決這一問題。本文采用理論、有限元仿真及實際試驗相結(jié)合的方法，對3003H16鋁合金薄板在中空激光沖擊成形過程中應(yīng)力波的傳播特性，及其對板料失效的影響進(jìn)行研究和探索。
　　 本文的主要工作和結(jié)論有以下幾點(diǎn):
　　 (1)以應(yīng)力波的傳播理論為基礎(chǔ)，對3003H16鋁合金薄板中應(yīng)力波傳播的基本過程進(jìn)行了分析。采用特征線法對中空激光單次沖擊時鋁合金薄板中應(yīng)力波的傳播，彈塑性波相互作用效果進(jìn)行研究。
　　 (2)運(yùn)用

3、大型有限元軟件ABAQUS對中空激光沖擊鋁合金薄板中應(yīng)力波的傳播過程進(jìn)行模擬仿真，研究模型的建立、本構(gòu)參數(shù)的選擇及有限元網(wǎng)格的劃分，分別對鋁合金薄板中厚度方向及表面方向應(yīng)力波的傳播過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明:在中空激光沖擊區(qū)域的厚度方向應(yīng)力波傳播規(guī)律明顯，并可以推算出最大拉應(yīng)力出現(xiàn)時刻和位置，而表面方向傳播的應(yīng)力波對環(huán)內(nèi)區(qū)域的作用效果較明顯。
　　 (3)通過有限元仿真及實際試驗對中空激光沖擊成形時3003H16鋁合金薄板在不同中空

4、激光工藝參數(shù)、不同鋁合金薄板厚度及不同凹?？讖较碌氖В▽恿押蜏p?。┣闆r進(jìn)行了研究，得出:當(dāng)采用中空激光沖擊成形時，板料發(fā)生層裂的危險位置在激光沖擊區(qū)域內(nèi)即中空區(qū)域內(nèi)，減薄的危險位置在板料中心或激光沖擊區(qū)域內(nèi)。對鋁合金薄板試樣沖擊后裂紋的微觀形貌進(jìn)行光學(xué)和電子顯微鏡觀察，從應(yīng)力波的角度對鋁合金薄板在中空激光沖擊作用下的層裂和減薄失效問題進(jìn)行了分析，并建立中空激光沖擊成形初步準(zhǔn)則。
　　 (4)對中空激光沖擊成形過程中鋁合金薄板的