激光冲击薄铝板成形动态特征量的检测

【摘要】： 激光冲击下薄铝板动态特征量的检测,就是对试样在冲击过程中的变形时间、变形量、变形速度以及应变率这些基础特征量进行测量研究,属于激光冲击成形的研究范畴。激光冲击成形是在激光冲击强化基础上发展而来的用于金属板材塑性成形的一种新型技术,是激光在金属板料成形领域的新应用。对其动态响应和特征量进行基础研究,可以为激光冲击材料改性与成形技术发展提供系统理论和试验依据。本文在激光冲击成形理论分析的基础上,研制了一种新的测量仪器对各种特征量进行检测研究,最后利用有限元分析软件对激光冲击成形过程进行了模拟和验证。本文的主要内容和创新点如下: 采用遮光原理研制了一种新的测量仪器系统。试样在冲击变形过程中的变形突起部分将遮挡住部分由半导体激光器发出的激光束,挡光量的变化将引起光电二极管输出电压信号的变化。根据测量系统输出电压信号的变化,对冲击过程中试样的变形时间、冲击后的变形量以及冲击过程中的平均速度和平均应变率做了初步试验研究。 在试验基础上,建立了单脉冲激光冲击成形的数值仿真模型,研究了激光冲击成形动态响应过程和成形规律。模拟采用显式动态分析过程,解决了激光冲击成形中载荷高、结构响应变化快的问题,提高了激光冲击成形预测的精确性。数值模拟主要分析了激光冲击成形的瞬态响应过程,主要包括试样的位移、速度、应变以及应变率的相关变化情况,并验证了试验结果。