5A06铝合金平板激光诱导热成形试验研究

5A06铝合金具有良好的塑性、断裂韧性、焊接性能及耐腐蚀性,是航天器舱体的首选材料。为探索其在激光诱导下的成形特性,通过试验研究了激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描次数等工艺参数对板材弯曲角度的影响规律;并通过比较扫描前后板材的金相组织、硬度、强度等性能的变化,揭示了激光扫描对材料性能的影响情况。试验结果表明:激光诱导热成形可以有效地使5A06铝合金板材发生弯曲,通过合理选择工艺参数可以实现板材任意角度的弯曲;板材经激光扫描后,其晶粒细化、硬度提高但强度变化不大。     

5A06铝合金交叉筋壁板激光诱导自由成形扭曲现象研究

针对交叉筋壁板激光成形后的整体扭曲变形现象,采用相应的校正方法对板材进行了校正,并利用有限元分析进行了研究。研究表明交叉筋壁板激光成形后出现的整体扭曲现象是由板材中部加强筋侧倾失稳造成的,提出板材扫描线不同部位协同变形为成形的关键并提出了协同变形扫描方式。针对协同变形扫描方式消除板材整体扭曲变形的现象进行了有限元分析,结果显示采用协同变形扫描方式后板材中部蒙皮所受到的约束减小,产生的拉应力减小,从而减小了对中部加强筋的压缩,消除了中部筋的侧倾失稳,最终避免了交叉筋壁板激光成形后的整体扭曲现象。     

铝合金板材涂覆石墨前后的激光吸收率确定方法

针对铝合金板材表面涂覆石墨后激光吸收率的测量问题,利用高温热像仪、热电偶测温的方法,并结合有限元温度场分析的手段,对未涂覆石墨板材激光加热温度场进行了测量及有限元模拟,验证了有限元温度场分析的准确性,通过匹配板材涂覆石墨后板材背面温度场实测结果与仿真分析结果,拟合出了板材涂覆石墨后的激光吸收率。     

5A06铝合金板材表面涂覆石墨后的腐蚀现象研究

针对5A06铝合金板材表面涂覆石墨后出现的腐蚀现象,利用能谱分析方法,对板材表面不同涂覆状态进行了能谱分析,分析表明石墨溶液中的溶剂、干燥速度、石墨纯度、板材表面状态都会对板材表面腐蚀产生不同程度的影响,并阐明了涂覆石墨后的5A06铝合金板材表面产生腐蚀现象的深层原因——电化学腐蚀,提出了消除板材表面腐蚀痕迹的方法。     

金属板材渐进成形的数值模拟及破裂预测

针对板材渐进成形破裂预测对应变路径的过分依赖且无法实时预测的问题,首先,运用FORTRAN语言,通过ABAQUS有限元软件的材料子程序接口,将于忠奇破裂准则引入DC56D+Z钢板的VUMAT材料子程序中;其次,分别将于忠奇模型与ABAQUS自带Von Mises模型进行单向拉伸和渐进成形的模拟;最后,结合渐进成形实验与有限元模拟分析,以实验结果为标准,根据有限元模拟的结果,逆向寻找出于忠奇准则下渐进成形模型的临界破裂积分值I.研究结果表明:两种有限元模型的应力应变大小数量级相同,分布一致,从而说明了该子程序的有效性;渐进成形模拟过程中最大破裂积分值I出现的位置在零件的侧壁,与实验结果一致,积分值I=17可以作为预测渐进成形过程中板材是否破裂的有效条件.     

箔材激光弯曲成形的有限元模拟

建立了箔材微尺度激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用大型非线性有限元软件MSC.Marc对其激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场.分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系.研究发现:采用功率为25 W,光斑直径为0.2 mm的激光光束,以100 mm/s速度扫描厚度为0.1 mm的不锈钢箔,其弯曲成形的主要机理为温度梯度机理.     

板材激光成形的全工艺曲面模拟生成方法

为快速模拟板材激光热成形全工艺变形过程,分析了板材激光成形的基本特征与加工特性,提出曲面几何学的方法与局部成形数据相互结合的曲面生成算法--几何参数法.该算法和数学模型通过VB程序实现,进行各种复杂曲面的成形模拟.模拟计算结果表明,所提出方法用于整个激光成形过程的模拟是可行的,且大大减少了模拟时间,为加工现场工艺实时辅助打下基础.     

激光直接快速成形金属零件的机理及特征探讨

分析了双组元金属粉末的激光直接快速成形金属零件的机理，阐述了烧结成形过程中的一些基本特征，主要包括翘曲变形、球化效应和裂纹，从理论上探讨了激光参数、工艺参数、材料特性、烧结气氛等对成形件质量的影响．     

激光金属直接成形中形貌自稳定效应的研究

为了在开环控制条件下直接制备出表面平整的薄壁零件,针对同轴送粉条件下粉末离焦对单道熔覆层厚度的影响,建立了理论模型,分析了成形表面出现的凹凸不平现象,对激光离焦和粉末离焦对单道熔覆层形貌的影响进行了实验研究.研究表明,激光离焦主要影响单道熔覆层的宽度,而粉末离焦主要影响单道熔覆层的厚度.在粉末负离焦条件下,激光金属直接成形过程具有形貌自稳定效应,能消除成形层的凹凸现象,从而制造出成形表面平整的薄壁零件样件.由于计算结果与实验结果的趋势能保持一致,形貌自稳定效应能够提高开环系统下薄壁零件的制造精度,因此具有实际的应用价值.     

激光直接快速成形金属零件球化效应的实验研究

本文在实验的基础上,从金属粉末烧结机制即液相烧结方面分析了激光直接快速成形金属零件过程中球化效应产生的机理,阐述了激光功率,扫描速度,送粉量这三个工艺参数对激光烧结成形过程中出现的球化效应现象的影响规律,并据此提出了减小或抑制的一些措施.     

Deformation Behaviors of Laser Forming of Ring Sheet Metals

Laser forming is a highly flexible sheet metal forming technique. In laser forming along curved irradiation paths, the heated zone is bigger and the effects of the processing parameters on the deformation are complex. The deformation behaviors of laser forming of ring sheet metals have been investigated from the thermal-mechanics analysis by the finite element (FE) simulation based on the proposed finite element method model. The effects of ring central angle and scanning path on deformation of ring sheet metal were investigated. The results are as follows: (1) in comparison with the laser bending along linear path, the marked third point has two peak temperatures during the laser forming process along curved path; (2) the forming process fluctutes continuously and the sheet edge is warped because the rigid-ends effect due to the restriction of sheet; (3) when the ring central angle increases, the displacement difference of the marked three points decreases and then increases, and the warped curvature of sheet edge decreases; (4) when the laser beam diameter increases, the displacement difference of the marked three points decreases and the warped curvature increases.     

镍基合金激光快速成形裂纹控制技术

裂纹控制技术是镍基合金激光快速成形技术广泛应用和进一步工业化的关键.从熔覆层金相组织、物相组成、残余应力、宏观形貌和断口观察等角度分析了Ni60合金激光快速成形裂纹形成的原因,提出了相应的裂纹控制策略.研究表明:Ni60合金的激光快速成形裂纹主要是由于硬脆相引起的熔覆层低延性及残余内应力导致的脆性冷裂纹.通过调整合金成分,优化工艺参数,以及引入超声振动等措施,可以改善镍基合金激光快速成形组织,提高塑韧性,降低残余内应力,从而降低裂纹敏感性,减少或消除裂纹.     

计算流体力学中抑制Gibbs效应的新方法研究

在间断有限元格式的背景下,提出了一种抑制Gibbs效应的新方法,有效地避免了非物理解的产生.在保证高精度的前提下,成功的求解了流体力学中的Euler方程组,对Sod问题和Shu问题给出了令人满意的结果.数值实验表明,这种新方法的应用,能够大大提高数值格式的健壮性,特别是在求解含有间断的复杂流动问题时发挥了重要作用.     

冷弯成型过程的弹塑性大变形有限元模拟

为了缩短冷弯型钢产品的开发周期,提高产品质量和力学性能。采用ANSYS里的LS -DYNA模块对槽钢辊式加工工艺进行显示动力学有限元法模拟,分析成型中轧件的变型特点及应力应变分布,为冷弯成型CAD\CAE技术提供有力的实验数据和理论支持,最终应用于实际生产。     

激光辐照柱壳热应力的数值模拟

推导出激光辐照下三维圆柱壳体材料热应力分布问题的有限元计算公式,对热应力、热应变问题进行了三维有限元法的分析和编程计算,计算结果与理论分析一致.     

多道次辊弯成形数值模拟技术

利用ABAQUS软件对多道次辊弯成形数值模拟技术进行了研究.基于动力显式算法,采用引导板带动板料进入轧辊的模拟方式,建立开口类型钢多道次辊弯成形的有限元模型.重点分析了多道次模拟中,模型建立、单元选择、边界条件、虚拟成形速度、加载曲线、摩擦模型和回弹等关键问题,提出了适合于多道次辊弯成形分析的数值模拟方法.通过模拟外卷边槽钢的12道次辊弯成形过程,验证了方法的有效性.     

激光刻花表面形貌的数值模拟及实验比较

建立了一种研究激光刻花轧辊表面形貌的三维模型 .该模型采用有限元方法对熔池中的热传导、对流以及熔池表面变化进行了模拟 .模拟的表面形貌与实验结果进行了比较 ,能对实验结果进行较好的解释     

选择性激光烧结木塑复合材料的制备工艺及成型机理

分析了选择性激光烧结木塑复合材料的成型机理，设计了可用于激光烧结的木塑复合材料配方，并通过试验加以验证.结果表明，所制备的木塑复合材料可以满足激光烧结对原材料的要求，其成型件的形状精度较高，未经后处理的成型件拉伸强度为14 kPa，弯曲强度为475 kPa，冲击强度为567 J/m2.