薄壁金属管激光弯曲成形数值模拟的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要

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3、残形楚一种毳瘸激光鸯嚣热来实瑷梅件柔往藏形盼技术，其基本瘪淫是稠爱巍能激毙浆据攒金耩管表瑟，趣熬嚣蠛搴

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5、起孝芎料产生壤积，冷龆爝，该区壤耪攒滏轴淘上豹缩短，导致?金羼管霸肉激必素的弯黥鼓嚣最终实现凭模成形。’数值模拟怒使材料科学研究由“经验”迮底“科学”，凼“定性”走向“崽量”的桥梁，试验分析可以准确的揭示新材料研究及热加工过程中材料组织及饿能勘变化规律；数值模拟可以描述与设计许多无法用试验方法去展示的科学问题。y本文以薄登金属管激光多次扫描成形的过程为研究对象，威用有限元分析软件ANsYS对镦粗机理下弯曲成形过程进行了

6、三缎数值研究。(1)建立了温度场和应力应交场的有限元分析模型。该模型中考虑了材料热物性参数的溢庹相关往，并爝小莎耀阏敞豌动式移动热源模拟激光柬的连续扫描，采用变步长辩阕多选取策略来缩短诗算时阔；(2)剥羯鲻S￥S中懿二次开发潺言APDL，编写7建模、瓣格划分、定爻奉孝料瓣性、滠皮场_穆疲力癍交场诗冀戆程序，实现了求髂过程豹鑫动他；(3)磷究了绘定技术参数下激光弯曲湛度场的动态变化过程。在光斑尺寸与衾鼹管壁厚之比比较大的情况下，上下温差较小，满足在镦粗帆理下弯曲变形的前提。而激光功率，掴描速度，扫描角度和扫描次数的变化对上下温差的影响比较小；(4)研究了给定技术参数下激光弯曲动态应力应

7、变的变化过程及残余应力的分布，在多次扫描下，金属管的弯曲成形过程、壁厚镦粗以及椭圆形化的现象；(5)研究激光功率、扫描速度、扫描角度、扫描次数等技术参数对弯曲角的影响糯律．模叛结果表明：提高激光功率，降低扫描速度，增犬扫描角度，增加扫描次数均使弯馥角增大。(6)奁扫接速度大予一定德豹祷况下，金属管不髓产生赣匈激光粜豹弯益。华中科技大学磺士学位论文ABSTRACTLasertubebendingisaflexibleformingprocessbywhichmetaltubecallbebentwithoutexternalforces．Itisgenerallyknownthatla

8、serbendingoftubesisachievedthoughtupsettingmechamsm．Thescannedregionofthetubeisheatedalmosthomogeneouslyinthethicknessdirection,andundergoescompressiveplasticdeformationandwallthickeningduetorestrictiononthermalexpansionbythesurroundingmaterial．Themajorprobleminthestudyoflaserbendingistounderst

9、andthetemperatureandstress-straindistributionatdifferentprocessparametersandscanningpaths．Numericalsimulationisthewayformexperiencetotheoryandqualitativeanalysistoquantitativeanalysisinthematerialfield，ThevariationrulesofmicrostructureandperformanceCallbeaccuratelyshowedthroughtheexpedment．Nume

10、ricalsimulationcandescribeanddesignmanyscientificproblemswhichcannotbesolvedbyexperiments．FEMishi#yrecognizedforitsabilitytoinvestigatethetemperaturefieldandstress—strainfield．Inthisdissertation，three-dimensionalnumericalresearchesontubelaserbendingundertheupsettingmechanismalecarriedoutwithANS

11、YSsoRware一一(1)Afiniteelementmodeloftemperaturefieldandstress-strainfieldisbuilt．Inthismodel，thetemperaturedependencyofthethermalandmechanicalpropertiesofthemateriala托considered。asmall-paceintermittentheatsourceisadoptedtosimulatet