摘要激光弯曲成形是一种新开发的、具有高度柔性的技术，它通过热残余应力来改变金属板材的曲率，而不需要外力作用。这个过程受激光参数、材料性质和目标尺寸等参数的影响。本文用脉冲激光器作为能量源，激光束聚焦成线状照射在不锈钢靶材表面产生弯曲，在不同的条件下测量靶材相应的弯曲角度。使用有限元分析与二维平面应变模型计算弹塑性变形过程,实验测量和计算结果吻合较好。结果发现，光学反射率和热膨胀系数对靶材的弯曲角度有显著的影响。87503

毕业论文关键词： 激光；金属板材；弯曲成形；数值模拟；有限元 

毕业设计说明书外文摘要

Title: Analysis of Temperature Field and Stress Field in Laser Bending Process     

Abstract Laser bending or forming is a newly developed, flexible technique which modifies the curvature of sheet metal by thermal residual stresses instead of external forces。 The process is influenced by many parameters such as laser parameters, material properties, and target dimensions。 In this work, a pulsed Nd:YAG laser was used as the energy source。 The laser beam was focused into a line shape irradiating on the stainless steel specimen to induce bending。 The bending angle was measured at various processing conditions。 A finite element analysis was performed with the use of a two-dimensional plane strain model to calculate the thermoelastoplastic deformation process。 Experimental measurements and computational results were in good agreement。 Numerical sensitivity studies were performed to evaluate the effects of the unavailable material property data at high temperature。 It was found that both optical reflectivity and thermal expansion coefficient influenced the bending angle significantly, while other extrapolated material properties at high temperature yielded acceptable results。

Keywords: Laser; Sheet metal; bending process; Numerical simulation; FE

目   次

1 引言 1

  1。1激光弯曲成形过程及机理 1

  1。1。1 激光弯曲成形的特点 1

  1。1。2 激光弯曲成形的机理 1

2 实验装置 3

3 计算模型 5

  3。1 脉冲激光弯曲的理论描述 5

  3。2 热分析 8来-自+优Y尔E论L文W网www.youerw.com 加QQ752018^766

  3。3 应力分析 9

4 结果与讨论  10

  4。1数值模拟结果与实验数据的比较 10

  4。2 初始残余应力的影响 13

  4。3 未知材料性能的敏感性研究 15

5结论  17

致谢  18

参考文献 19

1  引言

激光弯曲成形技术是一种新型的、灵活的技术，它通过热残余应力来使金属板材发生弯曲变形，而不需要外力作用。由于加工过程中没有外载荷作用，所以不会出现传统模具弯曲中不可避免的回弹和由此带来的诸多问题，所以加工劲都比较高，比较适合精密仪器的制造，比如微电子产品。因为激光具有良好的相干性和方向性，再加上光纤传输相关技术的发展，使得激光弯曲成形技术可以应用到一些因加工环境或者工件尺寸限制的工件的加工。与传统的金属成形工艺相比，激光弯曲成形采用非接触加工的方式，没有传统加工的残余应力的问题，没有工具更换和磨损之类的问题，无切割、噪音和震动等，有利于环保[1,10,11]。论文网

1。1  激光弯曲成形过程特点及其成形机理

利用激光束作为热源，对金属靶材的表面进行局部的扫描，在激光热作用区域内将会产生非均匀分布的热应力。当这一热应力超过了材料随温度变化的屈服极限，就会产生压缩塑性变形，在板料冷却后形成残余应力和永久性弯曲变形。激光弯曲成形实际上是一种基于材料的热胀冷缩特性，用热应力来代替外力实现板材成形的技术[1]。