金属板材激光热成形非期望变形的数值模拟研究

在激光热成形中工件除了产生期望的弯曲变形外,还会产生非期望变形。尽管在常规热成形中可以不予考虑,但对于成形精度要求较高的工件,这些成形误差不仅会影响工件的装配精度,也会严重影响工件的使用寿命。为了减小成形工件的非期望变形,探讨优化的成形工艺,在分析激光热成形中温度分布与不同位置冷态材料对加热区域约束力变化的基础上,揭示出非期望变形的产生机制,并提出两种新的扫描策略。研究结果表明,选用不同的扫描策略,板材的非期望变形量不同。因此,在实际的工业应用中,需要针对不同的成形要求,选用不同的激光扫描策略,以提高工件的成形精度。

交叉筋壁板激光弯曲成形仿真研究

采用顺序耦合的方法建立了交叉筋壁板激光弯曲成形的有限元模型,对壁板成形过程中的温度场和应变场进行分析,提出一种变功率扫描策略来减小壁板的非期望变形。结果显示,恒参数扫描时交叉筋壁板不仅发生横向弯曲,还发生纵向弯曲,并且扫描线上的蒙皮发生下凹。分析表明,蒙皮的下凹是由横向弯曲变形不一致导致的,纵向弯曲是由纵向塑性压应变导致的;采用提出的变功率扫描策略可以有效减小壁板的非期望变形,将蒙皮的最大下陷量和自由端的相对弯曲程度分别减小了80%和58%。