金屬板料中空激光沖擊成形的成形極限研究.pdf

1、中空激光沖擊成形(HollowLaserShockForming，HLSF)是在實心激光沖擊成形技術(shù)研究基礎(chǔ)上所提出的采用中空激光誘導(dǎo)沖擊波對板料進(jìn)行高應(yīng)變速率冷塑性成形的新方法。實心激光束所產(chǎn)生的沖擊波在板料中心區(qū)域的能量最集中，慣性作用使板料中心區(qū)域塑性變形較大，變形極不均勻，會出現(xiàn)嚴(yán)重局部減薄現(xiàn)象;同時，作用于板料的應(yīng)力波在厚度方向傳播至自由面（板料背面）會產(chǎn)生反射波，若反射波與入射波相互作用而產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過材料的動態(tài)抗拉強(qiáng)度，

2、板料極易產(chǎn)生層裂現(xiàn)象，在以上種種原因的共同作用下，板料在變形中心區(qū)域產(chǎn)生破裂失效。破裂失效影響了激光沖擊加載下板料成形性能的發(fā)揮和提高，它已經(jīng)成為激光沖擊成形技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。基于上述原因本文提出了采用中空激光誘導(dǎo)沖擊波對板料進(jìn)行高應(yīng)變速率冷塑性成形新方法，采用空心光斑可以改變誘導(dǎo)的沖擊波壓力分布，改變了沖擊中心區(qū)域板料的變形速率和慣性，使成形局部減薄現(xiàn)象明顯得到改善，顯著地提高了板料的成形性能。
　　 本文的主要工作和結(jié)

3、果有以下幾點(diǎn):
　　 (1)采用數(shù)值模擬方法獲得了中空激光沖擊變形過程中的瞬態(tài)響應(yīng)，主要包括板料各質(zhì)點(diǎn)的速度、位移、應(yīng)力擴(kuò)展過程、厚度變化過程;采用不同中空激光工藝參數(shù)（峰值壓力、光斑內(nèi)外徑）和不同板料厚度獲得了板料變形的基本規(guī)律。
　　 (2)采用高應(yīng)變速率下成形極限理論判據(jù)和激光沖擊成形極限圖做為基本判據(jù)，研究了中空激光主要參數(shù)、板料幾何因子、凹?？讖綄Π辶铣尚螛O限的影響。
　　 (3)分析了不同光斑下的板料

4、的成形性，實心光斑時的變形程度小，成形深度也最小，空心光斑時成形深度增加，成形面的輪廓面積增加，成形極限增大，空心光斑改變了板料的加載區(qū)域的成形力，帶動未加載的區(qū)域變形，加載區(qū)域更容易發(fā)生均勻的塑性流動，使板料變形均勻，板料的減薄速率要比實心光斑的減薄速率慢很多，板料的成形極限深度增大。
　　 (4)試驗研究了不同的中空激光工藝參數(shù)對板料成形極限的影響，激光能量越小，沖擊次數(shù)越多，板料的成形極限深度越大，變形面的輪廓面積越大，變