激光沖擊成形不僅具有非接觸、無模具、高靈活性和可控性等優(yōu)點,還可以提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損、耐腐蝕等性能,激光沖擊成形技術受到了廣泛的關注。定量研究沖擊成形后表面以及材料內(nèi)部應力分布特性與變形方式、變形量的關系,更利于指導實際工程應用。因此,本文通過數(shù)值仿真和實驗研究相結合的方法,研究激光沖擊成形后,板料中的應力應變場分布,可視化驗證了板料激光沖擊成形的變形機制,以及相關工藝規(guī)律。主要工作和結論如下:（1）數(shù)值研究激光沖擊成形后板料內(nèi)部應力場和應變場分布特征。以ABAQUS有限元仿真軟件為平臺,建立了激光沖擊成形2024鋁合金板材的三維仿真模型。通過ABAQUS有限元仿真軟件,研究了激光沖擊成形金屬板材內(nèi)部應力分布特征;并通過觀察數(shù)值仿真的結果,可視化驗證了胡永祥提出的Convex和Concave變形機制;對比分析了實驗和仿真中的殘余應力分布。結果表明,當金屬板Convex變形時,沿厚度方向的應力分布大致分為三個區(qū)域:近表面層、中間層和底層。對于Convex變形,沖擊波效應不會“穿透”板材,沿板材的深度方向產(chǎn)生應力梯度,然后在該應力梯度的作用下,板材發(fā)生凸起的宏觀變形。當金屬板Co... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 激光沖擊加工技術簡介
        1.2.1 激光沖擊強化
        1.2.2 激光沖擊成形
    1.3 激光沖擊成形的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 激光沖擊成形的國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 激光沖擊成形的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要研究內(nèi)容
第二章 激光沖擊成形理論基礎
    2.1 激光誘導沖擊波機理
    2.2 激光誘導沖擊波峰值壓強的估算
    2.3 激光誘導沖擊波在材料中的傳播特性
        2.3.1 一維應變平面波
        2.3.2 彈性波
        2.3.3 塑性波
    2.4 激光沖擊成形機理
        2.4.1 沖擊彎曲機制
        2.4.2 應力梯度機制
        2.4.3 耦合作用
    2.5 本章小結
第三章 板料件激光沖擊成形應力場分布特性數(shù)值研究
    3.1 仿真方法的介紹
        3.1.1 有限元軟件ABAQUS的基本介紹
        3.1.2 本征模型的選擇
        3.1.3 有限元模型的建立與網(wǎng)格的劃分
        3.1.4 沖擊波的設置
        3.1.5 求解時間的設置
    3.2 板材動態(tài)應力分析
        3.2.1 等厚板應力場時空演化特征
        3.2.2 不等厚板應力場時空演化特征
    3.3 等厚板殘余應力分布
        3.3.1 Convex彎曲變形板材內(nèi)部應力分布
        3.3.2 Concave彎曲變形板材內(nèi)部應力分布
    3.4 等厚板Convex和 Concave形成機理的可視化
    3.5 實驗和仿真板材內(nèi)部殘余應力分布
    3.6 本章小結
第四章 激光沖擊成形工藝規(guī)律的研究
    4.1 實驗設備
    4.2 實驗材料
    4.3 實驗過程
    4.4 實驗結果和分析
        4.4.1 板材厚度和激光能量對板材變形方式和變形量的影響
        4.4.2 沖擊面積對板材變形方式和變形量的影響
        4.4.3 搭接率對板材變形方式和變形量的影響
    4.5 仿真結果和分析
        4.5.1 板材厚度與激光能量對板材變形方式和變形量的影響
        4.5.2 沖擊面積對板材變形方式和變形量的影響
        4.5.3 搭接率對板材變形方式和變形量的影響
    4.6 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]大型壁板激光噴丸成形技術研究與應用[J]. 胡宗浩,羅明生,胡永祥,姚振強.  航空制造技術. 2017(20)
[2]2024鋁合金異形件納秒激光噴丸成形的實驗研究[J]. 饒宵,葉云霞,趙靂,任旭東,李琳.  激光與光電子學進展. 2018(02)
[3]激光沖擊強化316L不銹鋼焊接接頭的耐腐蝕性能[J]. 李玉琴,孟長軍,王學德,羅思海,徐偉勝.  激光與光電子學進展. 2017(06)
[4]激光沖擊強化對金屬材料疲勞壽命的影響及應用[J]. 彭敏.  山東工業(yè)技術. 2016(24)
[5]激光沖擊強化對AISI8620合金鋼耐磨性能的影響[J]. 郝超,黃俊桂,鐘俊偉.  江蘇科技大學學報(自然科學版). 2011(05)
[6]基于激光沖擊波的金屬板料精密校形技術[J]. 丁華,蔡蘭.  江蘇大學學報(自然科學版). 2011(02)
[7]金屬板料的激光噴丸變形理論[J]. 周建忠,杜建鈞,黃舒,楊超君.  材料研究學報. 2007(06)
[8]基于激光噴丸的板料成形試驗研究[J]. 張興權,張永康,周建忠,顧永玉.  塑性工程學報. 2007(05)
[9]金屬板料激光噴丸成形理論研究與數(shù)值模擬[J]. 周建忠,倪敏雄,張永康,楊超君,杜建鈞,曹向廣.  中國激光. 2007(02)
[10]金屬板料激光冷塑性彎曲的研究[J]. 張興權,張永康,周建忠,顧永玉,杜建鈞.  航空學報. 2007(01)

博士論文
[1]金屬板料激光沖擊變形機理及鋁板校形研究[D]. 丁華.江蘇大學 2010
[2]金屬板料激光噴丸成形機制研究與數(shù)值分析[D]. 張興權.江蘇大學 2007

碩士論文
[1]金屬板材納秒激光噴丸成形的工藝與理論研究[D]. 饒宵.江蘇大學 2018
[2]激光誘導沖擊波在層狀介質(zhì)中傳輸規(guī)律及其應用研究[D]. 左慧.江蘇大學 2017
[3]激光誘導沖擊波在層狀介質(zhì)中的傳輸特性研究[D]. 趙抒怡.江蘇大學 2016
[4]金屬板料激光噴丸成形的機理及其影響因素研究[D]. 倪敏雄.江蘇大學 2006



本文編號：3201525