板料激光曲線彎曲成形的有限元模擬.pdf

1、板料激光彎曲成形是一種利用高能激光束掃描金屬薄板表面，在熱作用區(qū)產生強烈的溫度梯度，導致非均勻分布的熱應力，使金屬板料發(fā)生塑性變形的工藝方法。與傳統(tǒng)的成形方法相比，該工藝具有不需外力和模具、生產柔性大、加工成本低、成形精度高并能進行硬脆材料變形等優(yōu)點，因此受到了國內外眾多學者及工程界的廣泛關注。 本文采用有限元分析軟件ANSYS對板料激光彎曲成形過程進行了數值模擬，分析了成形過程的溫度場及變形特點，并對成形工藝進行了優(yōu)化設計。主

2、要內容體現在：(1)對矩形金屬板激光直線彎曲成形過程進行有限元模擬，并比較了高斯分布和均勻分布熱源的模擬結果，發(fā)現均勻熱源的溫度梯度比高斯熱源下的溫度梯度要大，最終產生的變形量也相對較大；(2)利用ANSYS二次開發(fā)語言(APDL)描述了基于掃描路徑的激光束運動模型，編制了基于該掃描路徑的初始網格劃分及自適應網格重劃分程序，利于提高計算精度及效率；(3)采用所編制的模塊程序，實現了沿特定曲線掃描彎曲成形過程的有限元模擬。與直線掃描對比發(fā)

3、現：板料上表面的材料發(fā)生了較大的橫向收縮變形，而下表面的橫向收縮較小，變形量均比直線掃描情況下大。(4)通過數值模擬，系統(tǒng)研究了各技術參數對板料激光曲線彎曲變形的影響。結果發(fā)現：增加激光束功率，彎曲變形量顯著增大；在定功率情況下，增加掃描速度，彎曲變形量呈減小趨勢；在激光功率和掃描速度不變的情況下，增大激光光斑直徑，板料的彎曲變形量隨之減小，但當光斑直徑增大到一定值的時候，光斑大小對彎曲變形量影響不大；彎曲變形量隨面能量密度(P/(DV