鈦合金薄板激光彎曲成形數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、激光彎曲成形是一種高效的柔性成形技術(shù)，其利用高能激光束在材料表面掃描而形成熱應(yīng)力，在熱應(yīng)力作用下對工件成形，特別適用于冷加工難以成形的硬且脆，或剛性大的材料，比如陶瓷、鈦合金等。TA15合金是一種近a型鈦合金，既具有中等強度和良好的熱穩(wěn)定性，又具有a型鈦合金良好的熱強性和可焊性，以及接近于a-β型鈦合金的工藝塑性，因此在航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是鈦薄板冷成形加工技術(shù)比較困難且回彈較高，因此一般進行熱加工。然而采用傳統(tǒng)的熱成形工藝

2、周期長、成本高，故利用激光彎曲成形這種新興的熱加工工藝可充分發(fā)揮其獨特優(yōu)勢，并且也很有現(xiàn)實的意義。 本文針對鈦合金激光成形的特點，采用有限元分析軟件MSC.Marc建立了三維熱力耦合模型，實現(xiàn)了TA15合金薄板多次激光彎曲成形過程的仿真。研究了該成形過程中板料的溫度場、變形場和應(yīng)力場的變化規(guī)律，以及不同工藝參數(shù)、幾何參數(shù)及掃描軌跡對成形的影響規(guī)律。同時通過正交試驗對激光功率、光斑直徑、掃描速度、距自由端距離以及掃描間隔時間這5個

3、參數(shù)進行了分析，獲得了特定參數(shù)范圍內(nèi)的最佳工藝參數(shù)組合。 然后分別建立BP網(wǎng)絡(luò)和遺傳神經(jīng)(GA-BP)網(wǎng)絡(luò)模型來進行激光彎曲成形角度預(yù)測，以綜合利用遺傳算法的全局優(yōu)化能力和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部搜索能力。本文將這兩種模型分別應(yīng)用到激光彎曲角度的預(yù)測中，選取影響成形的主要參數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，彎曲角度作為網(wǎng)絡(luò)的輸出?；贛ATLAB軟件平臺，實現(xiàn)了這兩種網(wǎng)絡(luò)對激光彎曲角度的預(yù)測功能。將GA-BP網(wǎng)絡(luò)模型與BP網(wǎng)絡(luò)模型相比較，結(jié)果表明這兩