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1、2007年1月农业机械学报第38卷第1期3基于ABAQUS的金属板料激光冲击成形数值模拟周建忠杜建钧杨超君刘会霞倪敏雄黄舒【摘要】在激光冲击波加载转换模型的基础上,以有限元分析软件ABAQUSöCAE为平台,对圆形板料进行了直线形轨迹和圆形轨迹多点冲击成形的数值模拟,探索了冲击轨迹、应力分布和板料变形之间的相互关系。数值模拟分析表明,对圆形板料进行多点冲击成形时,选择圆形轨迹是最佳的。根据模拟结果对铝合金板料试样进行了无间隔冲击成形的实验,获得了和数值模拟相同的成形结果,模拟和实验结果一致性较好。
2、关键词:激光冲击成形金属材料数值模拟有限元分析中图分类号:TN249;TG39文献标识码:ASimulationofLaserShockFormingofSheetMetalBasedonABAQUSZhouJianzhongDuJianjunYangChaojunLiuHuixiaNiMinxiongHuangShu(JiangsuUniversity)AbstractLasershockforming(LSF)isanoveltechniquethatuseslaser2inducedshoc
3、kwavetoshapesheetmetal.Theprincipleofsheetmetalformingcausedbymulti2shocklasershockingwasinvestigated.Onthebasisofmathematicalmodelingoflasershockloading,numericalsimulationofdeformingprocessofsheetmetalwasdonewiththeABAQUScodealongthetracksoflinearan
4、dcircularpattern.Therelationshipbetweenthemainparametersoflasershockingandthedeformationofsheetmetalwasstudied,andtheoptimizedtrackwasobtainedforthedeformedsheetofroundshapefromthenumericalsimulation.Accordingtothesimulationresults,theexperimentofover
5、lappedlasershockformingofaluminumalloyspecimenwascarriedoutandtheobtaineddeformationofsheetmetalwasinagreementwiththesimulationsanalysis.BymeansofFEMtechnique,thelaserprocessparameterscanbeoptimizedandthedeformationcontourofLSFofsheetmetalcanbepredict
6、ed.KeywordsLasershockforming,Sheetmetal,Numericalsimulation,Finiteelementmethod导的高幅冲击波技术已被国内外学者广泛用于惯性引言约束聚变和材料表面改性,提高材料表面硬度、抗疲[1～3]金属板料传统的成形方法是采用模具加工,存劳寿命和耐磨损性能方面的研究,但激光冲击在加工柔性差、模具制造及装配调试时间长、成本高板料成形方面的研究,目前还不成熟。等不足。在以激光为手段的板料成形方法中,激光诱鉴于有限元数值模拟能提前预测产品成
7、形时的收稿日期:2005-09-053国家自然科学基金资助项目(项目编号:50475127)、江苏省自然科学基金资助项目(项目编号:BK2004063)、教育部科学技术研究重点项目(项目编号:204052)和江苏省汽车工程重点实验室开放基金资助项目(项目编号:200406)周建忠江苏大学机械工程学院教授博士生导师,212013镇江市杜建钧江苏大学机械工程学院硕士生杨超君江苏大学机械工程学院副教授刘会霞江苏大学机械工程学院教授倪敏雄江苏大学机械工程学院硕士生黄舒江苏大学机械工程学院硕士生第1期周建忠
8、等:基于ABAQUS的金属板料激光冲击成形数值模拟133可能缺陷,为设计者提供合理的设计依据和工艺安激光冲击波加载曲线。排,以缩短设计制造周期、降低成本、提高产品质量等,采用有限元软件ABAQUS对激光冲击成形进行一系列的模拟实验,为激光冲击成形工艺参数的优化、板料变形的理论分析提供依据。1成形机理[4]金属板料激光冲击成形的基本原理如图1,将92-9图2激光脉冲波形图高功率密度(10Wöcm级)、短脉冲(10s级)的强激光作用于覆盖在金属板材表面上的能量转换体,Fig.2Wave
