不锈钢—碳钢层合板激光弯曲数值模拟及成形规律研究

《不锈钢—碳钢层合板激光弯曲数值模拟及成形规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文不锈钢恻湖层合板激光弯曲数值模拟及成形NumericalSimulationandDeformationDisciplineofStainlessSteel—CarbonSteelLaminatedSheetduringLaserBendingProcess作者姓名：迪凶凶学科、专业：扭撼剑造区基自动丝学号：垄!!Q垒Q墨墨指导教师：完成日期：一垄Q!垒生．．墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明f』MIIIIIIIIHIIIIlIIIIJIII

2、IIIJY2591601作者郑重声明：所呈交的学位论文。是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果。也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：．丕缢趁趾忍镒蚴西毖出猫瑾臼到鼠芝匕趋逦缒醴华耷盏作者签名：涩因因．一一El期：型生年-_厶月—正日大连理工大学硕士学位论文摘要不锈钢．碳钢层合板是基层(

3、碳钢)和覆层(不锈钢)经特殊制备工艺复合而成的兼具两种材料优点的新型复合材料。与单组元金属板相比，不仅使材料性能大幅提高，还节约了大量稀贵金属，降低了材料价格，在航空航天、船舶、石油化工、海洋开发等领域具有广阔的应用前景。激光弯曲成形是一种新近发展起来的适用于板壳类零件成形加工的柔性成形新工艺，成形过程无需模具，非接触、无外力，能够成形各种复杂形状工件，对新产品开发和小批量生产具有巨大的发展潜力。由于不锈钢层合板基层和覆层之间存在结合面且材料性能存在差异，使其成形过程与单组元金属有很大不同。本文以1Crl8Ni9Ti／Q

4、235A／1Crl8Ni9Ti不锈钢层合板为研究对象，建立了含结合面的不锈钢层合板多层有限元模型，对不锈钢层合板激光弯曲过程及成形规律进行了数值模拟。主要研究内容及结果如下：(1)在考虑结合面和脉冲激光特性的基础上，基于热弹塑性有限元理论，应用ANSYS软件中的APDL语言对不锈钢层合板脉冲激光弯曲成彤过程进行模块化编程，建立了含结合面的不锈钢层合板脉冲激光弯曲三维热一结构顺序耦合有限元模型，并对模型进行了优化。(2)根据建立的有限元模型，研究了脉冲激光弯曲过程中不锈钢层合板内部温度、应力应变及位移的时空分布，对层合板结

5、合面处的应力应变分布情况进行了分析。脉冲激光弯曲过程中，层合板上覆层的温度、应力应变均发生周期性震荡，结合面处的温度传递平滑，应力应变发生突变；最终层合板上下覆层呈现横向残余拉应力状态，基层呈现横向残余压应力状态。采用带有温度和位移测量装置的激光加工系统进行了层合板激光弯曲验证实验，模拟结果与实验结果一致性好，温度最大误差为7．9％，位移最大误差为4．7％。(3)对不同工艺参数下不锈钢层合板激光弯曲成形过程进行了数值模拟，分析了不锈钢层合板脉冲激光弯曲成形规律。不锈钢层合板的弯曲角度与层合板厚度方向的塑性应变梯度有关，随

6、激光功率、扫描次数、层合板宽度、不锈钢／碳钢厚度比的增加而增大，随离焦量、扫描速度、层合板厚度的增加而减小。根据得到的激光弯曲成形规律，选择合适的工艺参数实现了50。槽型舱壁样件的试制。本文采用数值模拟方法揭示了不锈钢层合板激光弯曲变形特点，对指导不锈钢层合板激光弯曲实验、预防成形失效、拓宽不锈钢层合板应用领域具有重要意义。关键词：激光弯曲：不锈钢一碳钢层合板：数值模拟：成形规律不锈钢．碳钢层合板激光弯曲数值模拟及成形规律研究NumericalSimulationandDeformationDisciplineofSta

7、inlessSteel—CarbonSteelLaminatedSheetduringLaserBendingProcessAbstractStainlesssteel．carbonsteellaminatedsheets(SCLS)iSanewkindofcompositematerialswhichcombinesmatrix(carbonsteel)andcladdinglayer(stainlesssteel)witllaspecialpreparationtechniqueandhaveadvantagesof

8、bothmaterials．Comparedwiththesingle—componentmetalplate，SCLSnotonlymeetsperformancerequirements，butalsosavealotofpreciousmetalandreducematerials’pricesalot．Soi