發(fā)布時(shí)間：2021-10-08 03:33

　　近年來(lái),激光沖擊微成形技術(shù)已經(jīng)成為了微成形領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文研究了一種激光沖擊液體微成形的新工藝,以激光作為沖擊源、液體作為傳力介質(zhì),適用于成形具有大面積陣列微特征的金屬箔板。論文通過(guò)數(shù)值模擬探索了工藝可行性與成形機(jī)理,并在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化,為下一步的實(shí)驗(yàn)研究提供指導(dǎo),主要研究工作與成果如下:首先,介紹了激光沖擊液體微成形工藝的原理,描述了激光與物質(zhì)相互作用機(jī)理及材料在高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)響應(yīng),推導(dǎo)了激光功率密度的數(shù)學(xué)模型和考慮時(shí)空分布特性的激光誘導(dǎo)沖擊波壓力模型,討論了流固耦合分析中流體介質(zhì)與結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程,介紹了非線性流固耦合分析中的任意拉格朗日-歐拉（ALE）方法等問題,為激光沖擊液體微成形的數(shù)值模擬研究奠定了理論基礎(chǔ)。其次,使用HyperMesh/LS-DYNA軟件進(jìn)行了激光沖擊液體微成形工藝的數(shù)值模擬研究:針對(duì)大面積方形凹坑陣列微特征模具,考慮流固耦合作用建立了三維有限元模型,通過(guò)離散受沖擊區(qū)域的方法實(shí)現(xiàn)了時(shí)空變化的激光光源模型的加載,采用ALE算法實(shí)現(xiàn)流固耦合計(jì)算,數(shù)值模擬結(jié)果表明該方法成形大面積陣列微特征是可行的且成形效果良好,數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：113 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

使用微成形技術(shù)加工的零件Fig.1.1Partsmanufacturedbymicroformingtechnology

激光沖擊液體微成形數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究廣泛、加工周期短、耗費(fèi)成本較低，可以顯著的提升微尺度零件的成形精度[23-25]，在眾多領(lǐng)域中都有著廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景，得到了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛研究。1.2 激光沖擊成形國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀研究激光沖擊成形技術(shù)是一種先進(jìn)的板料制造加工技術(shù)，主要是利用激光和板料相互作用時(shí)所產(chǎn)生沖擊波的力效應(yīng)來(lái)讓板料發(fā)生塑性變形[26]，其成形機(jī)理如圖 1.2 所示，當(dāng)高功率密度、短脈沖的激光穿過(guò)透明的約束層達(dá)到吸收層后，吸收層會(huì)發(fā)生汽化電離，并產(chǎn)生高溫高壓的等離子體；隨后，由于約束層的限制作用，等離子體迅速膨脹并產(chǎn)生GPa級(jí)的沖擊波壓力，這股沖擊波壓力向下繼續(xù)傳播并到達(dá)金屬板材表面，當(dāng)其超過(guò)材料的動(dòng)態(tài)屈服極限時(shí)，工件材料會(huì)在沖擊波壓力的作用下發(fā)生塑性變形。如圖 1.3 所示是利用激光沖擊成形技術(shù)加工得到的零件[27]。

激光沖擊液體微成形數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究廣泛、加工周期短、耗費(fèi)成本較低，可以顯著的提升微尺度零件的成形精度[23-25]，在眾多領(lǐng)域中都有著廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景，得到了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛研究。1.2 激光沖擊成形國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀研究激光沖擊成形技術(shù)是一種先進(jìn)的板料制造加工技術(shù)，主要是利用激光和板料相互作用時(shí)所產(chǎn)生沖擊波的力效應(yīng)來(lái)讓板料發(fā)生塑性變形[26]，其成形機(jī)理如圖 1.2 所示，當(dāng)高功率密度、短脈沖的激光穿過(guò)透明的約束層達(dá)到吸收層后，吸收層會(huì)發(fā)生汽化電離，并產(chǎn)生高溫高壓的等離子體；隨后，由于約束層的限制作用，等離子體迅速膨脹并產(chǎn)生GPa級(jí)的沖擊波壓力，這股沖擊波壓力向下繼續(xù)傳播并到達(dá)金屬板材表面，當(dāng)其超過(guò)材料的動(dòng)態(tài)屈服極限時(shí)，工件材料會(huì)在沖擊波壓力的作用下發(fā)生塑性變形。如圖 1.3 所示是利用激光沖擊成形技術(shù)加工得到的零件[27]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]爆炸沖擊波在不同介質(zhì)中傳播衰減規(guī)律的數(shù)值模擬[J]. 李順波,東兆星,齊燕軍,焦金鋒.  振動(dòng)與沖擊. 2009(07)
[8]金屬箔板激光動(dòng)態(tài)微拉深成形技術(shù)[J]. 劉會(huì)霞,李保春,楊昆,陳成,沈宗寶,王霄,周明.  光電子.激光. 2009(03)
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[10]激光沖擊約束層和吸收層的研究[J]. 張凌峰,張永康,任旭東,馮愛新.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2007(01)

碩士論文
[1]充液沖擊成形關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 林俐菁.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[2]金屬板料激光沖擊成形研究[D]. 王廣龍.江蘇大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3423348