基于固有應(yīng)變理論的激光噴丸成形建模方法與工藝規(guī)律研究.pdf

1、激光噴丸成形工藝是利用激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子體沖擊力學(xué)效應(yīng)，在金屬板料表面及深度方向上產(chǎn)生高幅殘余應(yīng)力場，從而使金屬板料產(chǎn)生彎曲變形。該工藝可以有效提高零件的抗疲勞和耐腐蝕性能，因其獨特的技術(shù)優(yōu)勢在航空航天大型整體壁板成形中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文主要論述了基于固有應(yīng)變理論的激光噴丸成形建模方法，探討了工藝參數(shù)對激光噴丸成形的影響，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　建立了基于固有應(yīng)變理論的分層殼單元有限元模型，實現(xiàn)激光噴丸成形彎曲

2、變形量的建模仿真以及仿真效率的提高。通過實驗和有限元仿真預(yù)測出激光噴丸沖擊載荷，基于顯式無限大平板模型計算出沿深度方向上固有應(yīng)變的分布，然后建立隱式彈性殼單元有限元模型。該模型有效地提高了仿真效率，為大型薄壁件的仿真優(yōu)化提供了可能。
　　揭示了激光噴丸不同方向上的變形差異，研究了噴丸路徑和材料性能對變形差異的影響。本文采用不同的掃描方式激光噴丸2024-T3鋁合金，來研究掃描路徑對激光噴丸變形的影響。同時通過設(shè)計不同的實驗對202

3、4-T3鋁合金進行單次和多次激光噴丸沖擊，比較軋制方向和垂直方向上的彎曲變形。結(jié)果表明：掃描方式和材料軋制方向?qū)す鈬娡璨煌较驈澢冃斡忻黠@影響，材料軋制方向上彎曲變形小于垂直方向上的，但是多次噴丸后不同方向上的彎曲變形趨于一致，這可能是材料塑性變形層各向異性減弱造成的。
　　探究了不同工藝參數(shù)條件下激光條帶噴丸變形規(guī)律，實現(xiàn)了對激光條帶噴丸變形的預(yù)測。通過設(shè)計不同的實驗方案來研究不同工藝參數(shù)條件下條帶噴丸變形的情況，分析不同工

4、藝因素對條帶噴丸變形的影響，并建立激光條帶噴丸有限元模型。結(jié)果表明：激光條帶噴丸可以抑制條帶方向上的彎曲變形，而有限元仿真可以有效預(yù)測條帶噴丸的變形情況。
　　提出了基于遺傳算法優(yōu)化激光條帶噴丸工藝參數(shù)的方法，實現(xiàn)了條帶噴丸幾何參數(shù)的優(yōu)化。將條帶寬度和間隔寬度作為設(shè)計變量，以仿真曲面與理想曲面位移差值的平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，基于遺傳算法和數(shù)值仿真優(yōu)化出條帶和間隔寬度。該優(yōu)化方法通過實驗證明了其有效性，為抑制激光噴丸球面變形趨勢提供