鋁合金薄板激光沖擊成形中的應(yīng)力波傳播特性及與材料作用機(jī)理研究.pdf

1、激光沖擊成形是利用激光與物質(zhì)的相互作用誘導(dǎo)的沖擊波使金屬板料發(fā)生塑形變形的一種新型的板料塑形成形技術(shù)。自提出激光沖擊成形概念以來(lái),人們就希望將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中,但把這一技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)還有許多科學(xué)技術(shù)問(wèn)題需要解決,如薄板激光沖擊成形中應(yīng)力波的傳播特性、應(yīng)力波與材料作用產(chǎn)生的層裂和減薄失效問(wèn)題?；诖?本文采用理論、數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)3003H16鋁合金薄板激光沖擊成形中應(yīng)力波傳播特性及與材料作用機(jī)理進(jìn)行了研究和探索,希

2、望能夠解決金屬薄板激光沖擊成形中的層裂和減薄失效問(wèn)題,進(jìn)一步豐富和發(fā)展鋁合金薄板激光沖擊成形中應(yīng)力波理論,同時(shí)也為優(yōu)化激光沖擊成形性能提供依據(jù)。
　　 本文的主要工作和結(jié)果有以下幾點(diǎn):
　　 (1)以應(yīng)力波理論為基礎(chǔ),分析了鋁合金材料內(nèi)部應(yīng)力波產(chǎn)生和傳播過(guò)程,采用特征線法對(duì)3003H16鋁合金薄板激光沖擊成形中應(yīng)力波結(jié)構(gòu)、彈塑性波相互耦合效應(yīng)進(jìn)行了研究。表明鋁合金薄板應(yīng)力波傳播過(guò)程中存在著無(wú)應(yīng)力區(qū)、彈性加載區(qū)、塑性加載區(qū)

3、、迎面卸載區(qū)和追趕卸載區(qū)。
　　 (2)應(yīng)用ABAQUS有限元軟件,建立了3003H16鋁合金薄板激光沖擊成形的有限元分析模型,著重從水平和厚度方向節(jié)點(diǎn)路徑的角度對(duì)鋁合金薄板激光沖擊成形中應(yīng)力波傳播的一般過(guò)程進(jìn)行了研究。
　　 (3)采用數(shù)值模擬的方法獲得了不同激光工藝參數(shù)、不同板料厚度和不同凹模孔徑大小對(duì)鋁合金薄板中應(yīng)力波傳播特性及與材料作用機(jī)理的影響規(guī)律,首次給出了鋁合金薄板激光沖擊成形過(guò)程中出現(xiàn)層裂和減薄失效問(wèn)題的

4、時(shí)空分布規(guī)律。
　　 (4)通過(guò)激光沖擊成形試驗(yàn),研究了不同激光工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)力波與材料作用產(chǎn)生層裂和減薄失效機(jī)制的影響,給出了鋁合金薄板激光沖擊成形工藝參數(shù)選擇準(zhǔn)則,驗(yàn)證了層裂和減薄時(shí)空分布規(guī)律圖的正確性。結(jié)果表明:層裂裂紋形貌呈“×”狀,而減薄失效裂紋形貌呈細(xì)線狀,同時(shí)鋁合金薄板層裂和減薄失效問(wèn)題的產(chǎn)生存在著激光能量和光斑半徑閥值。
　　 本文對(duì)鋁合金薄板激光沖擊成形中應(yīng)力波傳播特性及于材料作用機(jī)理進(jìn)行了研究,建立了數(shù)