中空激光能量分布对冲击成形性能及失效的影响研究.pdf

《中空激光能量分布对冲击成形性能及失效的影响研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中空激光能量分布对冲击成形性能及失效的影响研究StudyonEffectofHollowLaserEnergyDistributionon专业名称ShockFormabilityandFailure江苏大学2014年06月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文

2、作者签名：王者娣矽／眸∥月／日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密学位论文作者签名：五老师弘，l叩年《窍石毡

3、智日像厂．C弓V月趸吖名∥r签刎雠肿教导样江苏大学硕士学位论文摘要激光冲击成形(LaserShockForming，LSF)是作为一种新型无模成形技术在众多领域内有着广泛的应用前景。然而研究中发现，实心激光冲击下光斑中心部位板料容易破裂，限制了其成形性能。通过采用中空激光进行冲击成形，这样金属板料中心易破裂问题得到解决的同时，提高了板料的成形性能。本文通过正、负轴锥镜组合得到了中空激光束，不同能量分布的中空激光束对金属板料的成形性能的影响不同。基于此，本文通过模拟和试验方法对圆整中空激光下能量分布对板料冲击成形性能及失效的影响进行了研究和分析。主要工作内容及结果如下：(1)

4、阐述了实心高斯、平顶激光束理论其诱导产生的冲击压力空间分布；介绍了中空激光束的概念，并分析了中空激光束的形成原理及其诱导产生的冲击压力空间分布；分析了影响中空激光能量分布的因素，提出了圆整中空激光束的调节方法。(2)通过ABAQUS软件分析了以单次冲击下实心高斯、实心平顶激光和能量向内径、向外径聚集中空激光四种能量分布的激光对板料成形的影响。然后分析了多次冲击下四种能量分布的激光对板料成形极限的影响，结果表明：①当板料达到极限状态时，实心高斯激光冲击下板料的成形极限深度最小，其它三种能量分布激光下板料的成形极限深度基本相同，且两种中空激光下板料的成形底部较为平坦；②相比两种

5、实心激光下板料中心厚度变化和等效应变最大，两种中空激光下板料的厚度和等效应变分布较为均匀。(3)通过试验分析了能量向内径聚集、能量向外径聚集的圆整中空激光下板料的成形性能，并与相应的实心激光进行对比，结果表明：①功率密度相同时，能量向内径聚集中空激光冲击成形后板料的成形极限深度比实心高斯激光时要大，且成形底部较平整，成形广度较大；②功率密度相同时，能量向外径聚集中空激光冲击成形后板料的成形极限深度与实心平顶激光的基本相同，且成形底部较平整，成形广度较大。(4)通过试验分析了两种能量分布的圆整中空激光下板料的破裂位置和裂纹形态，并与实心激光下的进行对比，结果表明：①当中空光斑

6、较小时，两种中空激光下板料的破裂位置位于板料中心，随着中空光斑的增大，两种中空激光下板料的破裂位置由板料中心向中空激光作用区域转移；而实心激光下板料破裂位置均在板料中心。②当中空光斑较小时，两种中空激光下板料的裂纹为直线状裂纹，当中空光斑变大时，能量向内径聚集的中空激光下的裂纹主要为直线状裂纹，而能量向外径聚集的中空激光下的裂纹主要为微弧状裂纹；两种中空激光下板料的大部分裂纹方向均与轧制方向基本成450角。T中空激光能量分布对冲击成形性能及失效的影响研究(5)研究了中空激光冲击下3003H16铝合金板料的失效机制，结果表明：中空激光冲击下板料的非断裂失效包括减薄和层裂失效，

7、且均位于中空激光冲击区域内。断裂失效具有明显的韧性断裂特征，破裂形成大小不同且不规则的抛物线状撕裂韧窝；裂纹伴随多个小裂纹进行扩展，其扩展速率取决于激光光斑和能量的大小。本文研究了中空激光能量分布对冲击成形性能的影响，采用中空激光进行冲击成形，金属板料的成形性能得到了一定的提升，为将来金属板料中空激光冲击成形试验做进一步研究提供了参考；并分析了中空激光冲击下铝合金板料的破裂位置、裂纹形态和失效机制，丰富了高应变率下金属板料的失效理论。关键词：中空激光束，激光冲击成形，能量分布，成形性能，失效机制II江苏大学硕士学位