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《船用鋼板激光彎曲成形中板材幾何效應(yīng)數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2003年MSC.Software中國用戶論文集船用鋼板激光彎曲成形中板材幾何效應(yīng)的數(shù)值模擬呂波張立文裴繼斌鐘琦王存山張國梁大連理工大學(xué)材料系-1-12003年MSC.Software中國用戶論文集船用鋼板激光彎曲成形中板材幾何效應(yīng)的數(shù)值模擬NumericalSimulationofGeometricalEffectsonProcessofLaserBendingofShipbuildingSheetMetal111121呂波張立文裴繼斌鐘琦王存山張國梁1.大連理工大學(xué)材料系2.三束材料改性國家聯(lián)合重點實驗室摘要:使用有限元分析軟
2、件MSC.Marc對船舶鋼板的激光彎曲成形過程進行數(shù)值模擬，建立了板材激光彎曲的三維彈塑性非線性有限元熱力耦合數(shù)值模型，計算了船用鋼板激光彎曲成形過程的溫度場和變形場。模擬結(jié)果與試驗結(jié)果符合較好。在此基礎(chǔ)上，對船舶鋼板的激光彎曲成形中板材的幾何效應(yīng)進行了數(shù)值模擬研究，得出在特定條件下各技術(shù)參數(shù)與激光彎曲變形量之間的定量關(guān)系，為實際生產(chǎn)中制定和優(yōu)化鋼板激光彎曲成形的主要參數(shù)提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：船用鋼板激光彎曲成形幾何效應(yīng)數(shù)值模擬非線性有限元Abstract:Numericalsimulationoflaserbendingofsh
3、ipbuildingsheetmetalwascarriedoutattheadvantageoffiniteelementanalyticalsoftwareMSC.Marcanda3-Delasto-plasticthermo-mechanicalfiniteelementmodelwasdeveloped.Thetemperaturefieldandthedisplacementfieldoflaser-bendingformingofshipbuildingsheetmetalwerecalculatedusingthem
4、odel.Thesimulationresultswereingoodagreementwithexperimentalresults.Afterthat,geometricaleffectofsheetwassimulatednumericallyandthedefiniterelationshipbetweendisplacementofplateandtechnicalparametersonthecertainconditionsduringthelaserformingprocesswasachieved.Theobta
5、inedresultscouldprovidetheoreticbasisforengineeringapplicationofthistechnologyinthefuture.Keyword:Shipbuildingsheetmetal,Laserbending,Laserforming,Geometricaleffect,Numericalsimulation,NonlinearFEM1引言激光彎曲成形方法是一種新型金屬板材柔性成形技術(shù)。這一成形方法將激光加工技術(shù)應(yīng)用到熱應(yīng)力成形技術(shù)中，以相干性好、方向性好、易于精確控制的高
6、能激光束作為熱源，利用激光束快速掃描金屬板材表面時形成的不均勻溫度場所導(dǎo)致的熱應(yīng)力來實現(xiàn)板材的塑-2-22003年MSC.Software中國用戶論文集[1-4]性變形。由于激光彎曲成形是一個復(fù)雜的三維彈塑性熱力耦合過程，其最終變形量是多種因素綜合作用的結(jié)果，而且由于溫度對材料特性的影響以及激光加熱瞬間板材溫度的迅速變化等特點，使得采用傳統(tǒng)的計算方法和實驗手段來研究激光成形過程的規(guī)律變得十分困難。采用數(shù)值模擬技術(shù)可以在計算中可以考慮各種隨溫度變化的物性參數(shù)，不必花費大量人力、物力對實物解剖，而且得到更全面的信息，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對一
7、些材料的激光彎[5-9]曲成形的數(shù)值模擬開展了許多研究。目前船用鋼板的彎曲成形基本上采用水火彎板技術(shù)，若能用激光這種易于控制的熱源代替水火，成形精度將更容易控制。對船用鋼板激光彎曲成形進行數(shù)值模擬研究，可以減輕人力物力，優(yōu)化參數(shù)，進而指導(dǎo)生產(chǎn)。板料的幾何尺寸主要包括板料的長度l（垂直于彎曲線方向的尺寸）、寬度d（沿彎曲線方向的尺寸）和厚度t。由于小長度板料的彎曲問題在實際操作中并不常見，而當(dāng)長度尺寸大于10-20倍板厚時，它對彎曲變形的影響不再明顯，因此，板料的寬度和厚度對彎曲變形的影響較大，而在這兩者中又以板料的厚度影響最為顯著
8、。對于一定大小的激光光斑，當(dāng)板厚超過某一極限值時，無法進行激光成形。本文在驗證了激光彎曲成形數(shù)值模擬結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用有限元數(shù)值模擬的計算結(jié)果，結(jié)合一定的實驗數(shù)據(jù)，確定船用中厚鋼板激光彎曲成形過程中的包括激光束的能量，板材的幾何尺寸以及材料的
