【摘 要】
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该文以薄壁金属管激光多次扫描成形的过程为研究对象,应用有限元分析软件ANSYS对镦粗机理下弯曲成形过程进行了三维数值研究. (1)建立了温度场和应力应变场的有限元分析模型.
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该文以薄壁金属管激光多次扫描成形的过程为研究对象,应用有限元分析软件ANSYS对镦粗机理下弯曲成形过程进行了三维数值研究. (1)建立了温度场和应力应变场的有限元分析模型.该模型中考虑了材料热物性参数的温度相关性,并用小步距间歇跳动式移动热源模拟激光柬的连续扫描,采用变步长时间步选取策略来缩短计算时间;(2)利用ANSYS中的二次开发语言APDL,编写了建模、网格划分、定义材料属性、温度场和应力应变场计算的程序,实现了求解过程的自动化;(3)研究了给定技术参数下激光弯曲温度场的动态变化过程.在光斑尺寸与金属管壁厚之比比较大的情况下,上下温差较小,满足在镦粗机理下弯曲变形的前提.而激光功率,扫描速度,扫描角度和扫描次数的变化对上下温差的影响比较小;(4)研究了给定技术参数下激光弯曲动态应力应变的变化过程及残余应力的分布,在多次扫描下,金属管的弯曲成形过程、壁厚镦粗以及椭圆形化的现象;(5)研究激光功率、扫描速度、扫描角度、扫描次数等技术参数对弯曲角的影响规律.模拟结果表明:提高激光功率,降低扫描速度,增大扫描角度,增加扫描次数均使弯曲角增大.(6)在扫描速度大于一定值的情况下,金属管不能产生朝向激光柬的弯曲.
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