中空激光沖擊成形性能及其在波紋膜片成形中的應(yīng)用研究.pdf

1、作為特殊的薄板塑性加工技術(shù)，中空激光沖擊成形涉及激光光學(xué)、機械制造學(xué)、沖擊動力學(xué)等眾多領(lǐng)域。除具有實心激光沖擊成形的效率高、質(zhì)量好、柔性大等優(yōu)勢外，中空激光沖擊成形可以有效避免板料沖擊中心發(fā)生破裂失效。此前中空激光的應(yīng)用范圍主要集中在光學(xué)領(lǐng)域，將其用于薄板沖擊成形頗具創(chuàng)造性。
　　本文主要通過實驗手段研究了薄板在中空激光加載下的沖擊成形性能，在此基礎(chǔ)上通過實驗和有限元相結(jié)合的方法研究了中空激光沖擊成形應(yīng)用，即將中空激光應(yīng)用于波紋膜

2、片沖擊成形，主要工作及結(jié)果如下:
　　(1)闡述中空激光形成原理，對中空激光轉(zhuǎn)換進行理論推導(dǎo)。簡單介紹了中空激光轉(zhuǎn)換裝置，對中空激光轉(zhuǎn)換后激光能量在中空光斑上的分布進行了分析說明。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了中空激光誘導(dǎo)沖擊波壓力空間分布公式，為數(shù)值模擬中沖擊載荷施加做準備。
　　(2)提出一種簡單有效地測量沖擊成形后薄板成形輪廓的方法。進行中空激光沖擊成形實驗，研究各種工藝參數(shù)對薄板沖擊成形性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:a）中空激光單次沖

3、擊下，薄板的成形深度隨中空激光光斑內(nèi)外徑的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律;隨中空激光能量或者凹模口徑的增大均呈現(xiàn)出增大的規(guī)律;隨薄板厚度的增大呈現(xiàn)出減小規(guī)律;隨成形溫度的上升呈現(xiàn)出先增大后基本保持不變的規(guī)律。b）中空激光多次沖擊下，薄板的成形極限深度隨中空激光光斑內(nèi)外徑或者中空激光能量的增大均呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律;隨薄板厚度或者凹模口徑的增大均呈現(xiàn)出增大規(guī)律。c）中空激光能量在環(huán)形光斑上的分布情況對薄板的沖擊成形性能有著重要的影響。<

4、br>　　(3)對波紋膜片及其相關(guān)的成形方法進行了簡單的介紹?；诒“逶谥锌占す饧虞d下的沖擊成形性能進行波紋膜片中空激光沖擊成形實驗，通過改變中空激光內(nèi)外徑以及中空激光能量的方法研究中空激光加載下波紋膜片成形性能，探索波紋膜片中空激光沖擊成形工藝。結(jié)果表明:在環(huán)形光斑w10n2(內(nèi)徑2mm，外徑10mm)、能量4J的中空激光加載下波紋膜片的沖擊成形性能較好，與半模輪廓的貼合度較高。
　　(4)在ABAQUS中建立中空激光加載下波紋

5、膜片的沖擊成形模型。通過激光沖擊成形極限圖(LSFLD)預(yù)測波紋膜片中空激光沖擊成形中的破裂失效，采用膜片橫截面厚度減薄預(yù)測破裂失效以期驗證LSFLD預(yù)測結(jié)果的正確性。結(jié)果表明:臨界破裂失效主要發(fā)生在波紋膜片第一波峰附近，與波紋膜片沖擊成形實驗結(jié)果一致;通過厚度減薄預(yù)測膜片破裂失效的結(jié)果與LSFLD預(yù)測結(jié)果一致。
　　研究薄板在中空激光加載下的沖擊成形性能，為中空激光沖擊成形的實際應(yīng)用奠定了工藝基礎(chǔ)。將中空激光用于波紋膜片沖擊成形