超薄板材脈沖激光微沖擊成形過程數(shù)值模擬.pdf

1、隨著微電子設(shè)備，微機(jī)電系統(tǒng)及高精密儀器的發(fā)展，超薄板材成形技術(shù)的研究越來越重要。激光微沖擊成形是利用脈沖激光產(chǎn)生的等離子體爆轟波的沖擊力效應(yīng)使超薄板材產(chǎn)生塑性變形的新技術(shù)。本課題將激光沖擊應(yīng)用于微成形，綜合激光沖擊成形與微塑性成形的優(yōu)點(diǎn)。在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)框架下，考慮材料的晶體結(jié)構(gòu)特征和塑性變形機(jī)理，將微尺度下的多晶體材料看作由晶粒和晶界組成的兩相復(fù)合材料，把晶粒想象成嵌入多晶體基體中的一系列小的變形體，并將晶粒和晶界采用不同的本構(gòu)方程來描

2、述，利用VC++開發(fā)了基于上述思想的網(wǎng)格劃分程序MicroMesh，并利用有限元模擬軟件LS-DYNA，對變形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，說明本文所建立的網(wǎng)格劃分方法是合理的，能有效地模擬激光微沖擊成形中板料的變形過程。 利用自主開發(fā)的有限元網(wǎng)格劃分程序MicroMesh結(jié)合商用程序LS-DYNA，對軸對稱超薄板材脈沖激光微沖擊成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了不同激光參數(shù)、材料參數(shù)、微凹模直徑等對激光微沖擊成形

3、的影響，并對單點(diǎn)多次沖擊進(jìn)行了模擬，得出很多有價(jià)值的結(jié)論：(1)晶界對激光微沖擊成形的影響很大，薄板的下凹變形隨晶界厚度的減小而增大，二者呈近似線性關(guān)系。晶界的存在對薄板的下凹成形起阻礙作用，并且晶界越厚，下凹成形量越小。(2)利用編程實(shí)現(xiàn)了激光沖擊波產(chǎn)生的峰值壓力的加載，模擬了不同峰值壓力下板材的變形情況，發(fā)現(xiàn)：峰值壓力是激光微沖擊成形的主要影響因素，隨峰值壓力的提高，變形量增大。(3)研究了板材參數(shù)對板材變形量的影響：在其它工藝參數(shù)