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金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟

李紫慧 王续跃

李紫慧, 王续跃. 金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(5): 506004-0506004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
引用本文: 李紫慧, 王续跃. 金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(5): 506004-0506004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
Li Zihui, Wang Xuyue. Numerical simulation of warping deformation on metal composite plate during laser bending[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(5): 506004-0506004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
Citation: Li Zihui, Wang Xuyue. Numerical simulation of warping deformation on metal composite plate during laser bending[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(5): 506004-0506004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506004

金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
基金项目: 

国家自然科学基金(51375073,51621064)

详细信息
    作者简介:

    李紫慧(1989-),女,博士生,主要从事激光弯曲层合板方面的研究。Email:827565184@qq.com

  • 中图分类号: TN249

Numerical simulation of warping deformation on metal composite plate during laser bending

  • 摘要: 翘曲变形是影响复合板激光弯曲成形精度的重要因素。基于ANSYS软件和电子探针面扫描实验,建立了含结合面的不锈钢-碳钢复合板激光弯曲有限元模型,对一次扫描过程中产生的翘曲变形进行数值模拟。通过模拟激光作用下复合板的温度场、应力场及残余应力分布,结合自由端的变形,分析了翘曲变形产生的过程及原因。模拟结果表明:激光扫描过程中,受初始温度及边界效应的影响,扫描线上各点最高温度分布的不均匀百分比为18.33%。经0.2 s热传导及热量散失的共同作用后,扫描线中间区域出现热累积现象,热应力增大,产生了翘曲变形。对扫描线到自由端整体区域进行残余应力模拟分析可知,板材在其区域内部产生了翘曲作用力与区域周边约束反作用力,其大小和方向与翘曲的变形吻合。对比实验数据和模拟结果,翘曲线最大误差为3.90%,其中,弦高误差为3.33%,为复合板激光弯曲成形的角度控制提供了计算依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-10
  • 修回日期:  2018-01-17
  • 刊出日期:  2018-05-25

金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟

doi: 10.3788/IRLA201847.0506004
    作者简介:

    李紫慧(1989-),女,博士生,主要从事激光弯曲层合板方面的研究。Email:827565184@qq.com

基金项目:

国家自然科学基金(51375073,51621064)

  • 中图分类号: TN249

摘要: 翘曲变形是影响复合板激光弯曲成形精度的重要因素。基于ANSYS软件和电子探针面扫描实验,建立了含结合面的不锈钢-碳钢复合板激光弯曲有限元模型,对一次扫描过程中产生的翘曲变形进行数值模拟。通过模拟激光作用下复合板的温度场、应力场及残余应力分布,结合自由端的变形,分析了翘曲变形产生的过程及原因。模拟结果表明:激光扫描过程中,受初始温度及边界效应的影响,扫描线上各点最高温度分布的不均匀百分比为18.33%。经0.2 s热传导及热量散失的共同作用后,扫描线中间区域出现热累积现象,热应力增大,产生了翘曲变形。对扫描线到自由端整体区域进行残余应力模拟分析可知,板材在其区域内部产生了翘曲作用力与区域周边约束反作用力,其大小和方向与翘曲的变形吻合。对比实验数据和模拟结果,翘曲线最大误差为3.90%,其中,弦高误差为3.33%,为复合板激光弯曲成形的角度控制提供了计算依据。

English Abstract

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