NUMERICAL SIMULATION FOR LASER BENDING OF SHEET METAL

The new flexible forming technique of sheet metal laser bending process is numerically simulated by using finite element method of large elastic plastic deformation. The temperature fields and stress strain distribution in deformation area are calculated, forming process is described and relationship between bend angle and width of sheet is discussed. It is shown that the calculated values are in good accordance with the experiments.

激光弯曲工艺中板材厚度的影响规律

用大变形弹塑性有限元法对金属板材柔性成形新工艺———激光弯曲进行了动态数值模拟。从热学及热力学的观点出发，阐明了该工艺的变形机理，建立了弯曲过程中的应力模型；论证了板料厚度对温度梯度和弯曲角度的影响，提出了能够实现激光弯曲工艺的最小相对光束半径的新概念，为该工艺进一步深入研究奠定了基础。模拟结果与试验吻合较好。

激光冲击软模大面积微弯曲成形方法

为了实现金属箔板大面积微弯曲成形,本文结合激光冲击微弯曲成形技术与软模成形技术的优点,提出了激光冲击软模大面积微弯曲成形方法。该方法是在脉冲激光冲击波压力下,将软模作为柔性冲头作用于金属箔板来实现工件成形的。实验中使用了Innolas Gmbit公司生产的Spitlight 2000THG脉冲激光器,将250μm厚的聚氨酯橡胶薄膜作为软模,采用德国LPKF-ProtoMat-C60型雕刻机在印刷电路板上加工出深度为120μm的U型多槽模具,实现了在厚度为30μm的铜箔板上一次性对3个U型凹槽冲击成形。用KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行工件观测,结果显示工件上的微成形槽具有良好的轮廓质量。以ANSYS/LS-DYNA为平台,使用有限元建模(FEM)方法对微弯曲过程进行了数值模拟。实验和模拟结果均表明,加载软模的工件与模具的U型凹槽特征在形状上更加接近,成形工件更加均匀,而且具有较好的表面质量,其最大平均成形深度可达110μm,大于激光直接冲击成形的最大深度(88μm),说明使用软模提高了充型能力。

C194铜合金薄材脉冲激光弯曲的变形特性研究

为研究C194铜合金薄材脉冲激光弯曲成形机理及其变形特性,基于ABAQUS软件对其成形过程进行了有限元数值模拟,并采用相同参数进行了脉冲激光弯曲成形试验。结果表明:扫描路径上脉冲点的温度表现出强烈的交替振荡现象,工件上下表面温度变化趋势较为一致,下表面的温度值低于上表面各点,上下表面都存在明显的边缘效应;随着脉冲激光光斑的移动,光斑前缘表现出一定的正应变分布,扫掠过的区域呈现负应变分布,稳定后各点的应变均为负值,且中点处应变相对最小;脉冲激光作用后,扫描路径上残余应变量整体增加了一倍多,而残余应力水平变化不大;脉冲激光弯曲成形的变形效果与脉冲次数存在着明显的线性关系,数值模拟所得试样变形效果与试验结果吻合较好。

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型 ,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场 ,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。

不同激光热源模式下薄板弯曲特性数值模拟

利用非线性有限元分析软件,建立了纯铝薄板激光成形过程的三维弹塑性热力耦合有限元模型.选择等面积的圆形、方形、矩形1/4和矩形4/1光斑激光热源模式(矩形1/4和4/1表示激光光斑沿着光束扫描方向尺寸与垂直光束扫描方向尺寸的比例分别为1∶4和4∶1),对不同激光热源模式下的板材弯曲特性进行了数值模拟计算,并分析了各种热源模式作用下板材温度场、位移场和应力应变场的特点.结果表明,在扫描过程中,圆形光斑热源模式获得了最高的峰值温度和上下表面温度差;而矩形1/4激光热源模式获得了最大的高温区作用宽度.矩形1/4激光热源模式产生了最大的塑性区宽度及上下表面总塑性应变差,因此获得了最大的弯曲角,内部残余应力最低.

型材三维拉弯成形数值模拟及回弹特性研究

轻量化薄壁三维弯曲结构件广泛应用于大型高端装备制造业当中,然而,受材料性能及复杂目标零件形状的约束,三维弯曲成形件的回弹问题尤为突出。为此,通过对柔性多点三维拉弯成形工艺原理的抽象与合理简化,建立了矩形截面型材的成形过程及回弹变形的有限元仿真模型,基于开发的柔性多点成形装备,利用实验验证了上述模型的有效性。随后,对不同截面形状（矩形、T形、L形）铝型材开展回弹特性研究。回弹预测水平和垂直方向最大绝对误差为0.52和0.36 mm,最大相对误差为14.77%,仿真结果与实验结果基本吻合,且回弹变形的变化趋势一致。在相同材料和调形参数条件下,矩形、T形、L形截面成形件轮廓度误差分别为1.72%,0.84%,0.62%,依次递减,而失去对称几何结构的截面型材截面变形程度依次递增。以上研究成果为实现任意截面形状三维拉弯制件的精确成形奠定了基础。

三维曲面柔性卷板成形技术及其数值模拟

介绍三维曲面柔性卷板成形技术,并与传统卷板成形和多点成形进行了对比.对柔性卷板成形装置进行研究并开发出相应的实验装置.建立柔性卷板成形的有限元模型,并对其成形过程进行数值模拟,得到了较好的模拟结果.模拟了两种不同材料板材的成形效果,分析了其产生不同成形效果的原因.

金属板材激光弯曲成形规律的研究

用大变形弹塑性有限元法对金属板材柔性成形新工艺——激光弯曲进行了动态数值模拟。论证了板料的几何参数和工艺参数与变形的相互关系。模拟结果与试验吻合较好。