資源描述：
《管材激光成形過程的數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文管材激光成形過程的數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化研究摘要激光成形是一種利用激光束照射材料表面時形成的內(nèi)部非均勻熱應(yīng)力場來實現(xiàn)材料成形的新技術(shù)．利用激光成形技術(shù)實現(xiàn)金屬管材的彎曲變形具有獨特的優(yōu)勢．與傳統(tǒng)的管材機械彎曲相比具有更大的柔性與靈活性。它不需要模具和外力，生產(chǎn)周期短，加工成本低．由于激光能量精確可控，成形精度高，不存在起皺、回彈現(xiàn)象，同時也可以避免管壁的變薄和減少橫截面畸變．本文采用有限元軟件MSC．Marc對管材激光彎曲成形進行了數(shù)值模擬，分析了其成形過程和內(nèi)在成形機理，研究了工藝參數(shù)對成形的影響規(guī)律．在iSIGHT環(huán)境下實現(xiàn)了管材激光彎
2、曲成形工藝參數(shù)的優(yōu)化．主要內(nèi)容為；利用Fortran語言編制MARC用戶子程序FLUX來描述熱源的熱流密度、大小和運動速度，實現(xiàn)了沿曲線掃描的熱載荷的自動加載。并充分考慮了材料性能參數(shù)與溫度的相關(guān)性對成形的影響，保證了分析的精度。建立了管材激光彎曲成形的熱機耦合有限元模型，對成形過程進行了數(shù)值模擬分析。模擬結(jié)果表明：同板料的激光彎曲成形一樣，對應(yīng)于加熱和冷卻階段，管材的激光彎曲成形也分別經(jīng)歷反向彎曲和正向彎曲兩個變形階段。管材最終出現(xiàn)朝向激光束的正向彎曲是由于加熱區(qū)材料的軸向縮短和局部增厚的綜合效應(yīng)，成形的機理主要表現(xiàn)為增厚機理．對應(yīng)力應(yīng)變場的分析發(fā)現(xiàn)，冷
3、卻后掃描路徑兩端位置上呈現(xiàn)較大的殘余應(yīng)力。管材加熱區(qū)產(chǎn)生了壓縮應(yīng)變，未加熱區(qū)基本不產(chǎn)生應(yīng)變或是產(chǎn)生小的拉應(yīng)變，這取決于具體的工藝參數(shù)．加熱區(qū)外表面的壓縮應(yīng)變比內(nèi)表面的壓縮應(yīng)變小。管材加熱區(qū)沿厚度方向上的塑性應(yīng)變分布與板料激光反向彎曲時相同，與板料正向彎曲時相反。管材加熱區(qū)與未加熱區(qū)域之間形成的較大的塑性應(yīng)變差使得管材整體上產(chǎn)生了朝向激光束的正向彎曲。管材的激光彎曲成形過程中，未加熱區(qū)域的管材壁厚基本不變化，不會出現(xiàn)機械彎曲中管材的破裂問題。但由于掃描路徑的不對稱，管材最終產(chǎn)生了偏向激光掃描末端的輕微變形．摘要通過對管材激光彎曲成形的有限元工藝仿真，研究了工
4、藝參數(shù)對成形的影響。在其它條件不變的情況下，激光彎曲角度隨激光功率的增大而增大，兩者基本上成線性關(guān)系。在其它工藝參數(shù)一定的情況下，彎曲角度隨掃描速度的升高而減小，彎曲角度隨光斑直徑的減小而增大，彎曲角隨面能量密度p／(vd)的增大而增大，兩者呈近似的線性關(guān)系．彎曲角度隨掃描包角的增大而增大，當(dāng)掃描包角為180。時，彎曲角度達到最大，彎曲角度隨掃描包角的繼續(xù)增大而減小。將數(shù)值模擬與優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了iSIGHT環(huán)境下管材激光成形工藝參數(shù)的優(yōu)化，使優(yōu)化過程節(jié)約了大量重復(fù)性人機交互過程．分別以定角度，最大成形角度為目標(biāo)，以激光功率、掃描速度、光斑直徑、掃描包
5、角等工藝參數(shù)為設(shè)計變量，優(yōu)化得到了設(shè)計變量范圍內(nèi)的最佳參數(shù)組合，優(yōu)化效果顯著。提出了多次掃描工藝規(guī)劃問題。首先以最大成形角度為目標(biāo)優(yōu)化得到相關(guān)工藝參數(shù)，確定掃描次數(shù)，當(dāng)成形角度接近需成形角度時，以定角度成形為目標(biāo)優(yōu)化確定最終的成形工藝參數(shù)。通過不同的成形目標(biāo)工藝參數(shù)優(yōu)化，即可快速準確地達到所要求的變形量．關(guān)鍵字：管材；激光彎曲成形；數(shù)值模擬；iSIGHT：1-藝優(yōu)化Ⅱ山東大學(xué)碩士學(xué)位論文StudyonNumericalSimulationandProcessOptimizationofLaserBendingofTubes^BSTRACTLaserform
6、ingisan州typeofmetalformingprocess．Sheetsandtubestailbeformedconvenientlydependinguponthenon-uniformthermalstressesinducedbylaserheating．Ithasspecialadvantageintllbcbending．Comparedwiththetraditionaltubemechanicalbendingmethods,laserbendingoftubesiswrinkl088andspringback-free．Neith
7、erahardbendingtoolnora‘terIlalforces玳r曩luired,andthusthecostoftubebendingisgreatlyreduced．ThelaserbendingoftubesCanpreventthetubethicknessreductionandlessovaliza虹onoftheoross-section．Thepropertemperaturedistribution啪beobtainedonlybymatchinglaserparametersreasonably．Itiseasytoautom
8、atetheprocessandobtainthedesiredd
