金屬箔材飛秒激光沖擊成形的數(shù)值研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、飛秒激光沖擊成形(Femtosecond Laser Shock Forming,fs-LSF)是利用飛秒激光誘導(dǎo)的沖擊波使薄板或者箔材發(fā)生塑性變形的成形技術(shù)。無熱效應(yīng)、定位精確、可控性好的特點(diǎn),使其非常適合加工微小部件,在精密加工、微制造、微調(diào)整領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。本文結(jié)合數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn),研究了銅箔材在飛秒激光沖擊下的成形規(guī)律。主要工作有以下幾點(diǎn):
  (1)基于雙溫模型,數(shù)值計(jì)算了飛秒激光作用下銅箔材的溫度場。通過對(duì)電子溫

2、度和晶格溫度演變過程的分析,研究了飛秒激光下,材料內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)移特征;研究了脈沖寬度、脈沖能量密度等對(duì)電子溫度和晶格溫度演變的影響規(guī)律,結(jié)果表明:激光脈寬增加,電子溫度降低,電子和晶格達(dá)到熱平衡的時(shí)間延長;激光能量密度越大,電子溫升越快,峰值溫度也越高,電子和晶格的耦合時(shí)間越長。
  (2)在ABAQUS中建立飛秒激光沖擊成形的有限元分析模型,數(shù)值研究了激光脈寬、能量、沖擊次數(shù)和材料厚度對(duì)箔材變形行為的影響規(guī)律,結(jié)果表明:飛秒激光

3、沖擊條件下,凹坑由兩部分構(gòu)成:中心凹坑區(qū)域和邊緣過渡區(qū)域;數(shù)值研究所得的凹坑深度隨脈沖寬度、激光能量、沖擊次數(shù)的增大而增大,隨材料厚度的增大而減小;數(shù)值研究了飛秒激光沖擊條件下,材料內(nèi)部應(yīng)力和應(yīng)變特征,研究了應(yīng)力波結(jié)構(gòu)、波速及衰減規(guī)律,結(jié)果表明:材料內(nèi)部同時(shí)存在彈性波和塑性波;塑性波波速隨激光能量的增大而減小;隨著傳播的深入,應(yīng)力波的衰減速度減慢。
  (3)進(jìn)行了飛秒激光沖擊成形實(shí)驗(yàn),研究了激光脈寬、能量、沖擊次數(shù)等對(duì)箔材變形影

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