激光沖擊微調(diào)校實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著生物、醫(yī)療器械和微機(jī)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品逐漸趨于微型化與精密化，微型零部件變得越來(lái)越重要。作為一種微型零部件，微機(jī)械懸臂梁因在傳感器中的應(yīng)用受到廣泛的關(guān)注，與之相關(guān)的懸臂梁微構(gòu)件的調(diào)校技術(shù)也顯得越來(lái)越重要。
　　本文提出了一種新穎的激光沖擊微調(diào)校方法，旨在調(diào)節(jié)微構(gòu)件的彎曲曲率和彎曲方向，實(shí)現(xiàn)高精度曲率的調(diào)節(jié)與校正，保證其位置精度。本文首先研究了激光沖擊微調(diào)校方法的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論，包括其技術(shù)原理、激光與物質(zhì)作用的力效應(yīng)模

2、型、高沖擊載荷下材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等問(wèn)題。
　　其次，設(shè)計(jì)并搭建了激光沖擊微調(diào)校試驗(yàn)系統(tǒng)。在微調(diào)校實(shí)驗(yàn)研究中，分析了激光沖擊后表面燒蝕狀況及沖擊區(qū)域表面粗糙度的變化情況，同時(shí)分別研究了激光作用參數(shù)（包括激光沖擊能量、激光沖擊位置和激光沖擊次數(shù)）和所采用的約束層和吸收層對(duì)調(diào)校結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:通過(guò)改變激光作用參數(shù)，懸臂梁試樣可以產(chǎn)生不同的彎曲位移和彎曲方向;通過(guò)分析沖擊區(qū)域內(nèi)外的表面粗糙度的變化情況可知，在一定條件下，沖擊區(qū)域比

3、非沖擊區(qū)域擁有更低的表面粗糙度，激光沖擊能起到改善工件表面質(zhì)量的作用;通過(guò)分析不同沖擊位置下激光沖擊微調(diào)校的變形情況，提出了沖擊慣性機(jī)制和材料流動(dòng)機(jī)制，這兩種機(jī)制可以較好的解釋和預(yù)測(cè)激光沖擊微調(diào)校過(guò)程中的彎曲行為。
　　接著，根據(jù)沖擊載荷的作用機(jī)理以及材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，采用ANSYS與ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件對(duì)激光沖擊微調(diào)校過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真，通過(guò)對(duì)比研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果，可以看出模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較好的吻合

4、，證明了數(shù)值模型的正確性。更進(jìn)一步，通過(guò)激光沖擊微調(diào)校形變過(guò)程的數(shù)值仿真，驗(yàn)證了所提出的沖擊慣性機(jī)制和材料流動(dòng)機(jī)制。
　　最后，面向?qū)挾瘸叨容^大的微構(gòu)件的微調(diào)校，本文還提出了激光搭接沖擊微調(diào)校方法。通過(guò)搭接調(diào)校試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究了激光能量，沖擊位置，沖擊次數(shù)和搭接率這四個(gè)因素對(duì)懸臂梁試樣的彎曲角度與彎曲方向的影響。另外，殘余應(yīng)力分布的結(jié)果表明:在厚截面處的調(diào)校過(guò)程類(lèi)似于激光沖擊噴丸，而在薄截面處的調(diào)校過(guò)程類(lèi)似于激光拉伸成形。研究還