不锈钢-碳钢层合板是以基层(碳钢)和复层(不锈钢)通过爆炸、轧制等工艺加工制备而成。不锈钢层合板相较于单一纯不锈钢板或碳钢板,不仅在耐腐蚀性、强度和刚度等方面具有很大优越性,材料成本可节省30%~50%,使用期限更长,适用范围更广,具有很强的市场及价格优势。激光弯曲成形技术属于典型的柔性热成形工艺。是将高能量激光束照射在待弯曲板件表面,产生的高温使其内部产生热应力,使板材产生二维、三维弯曲变形,易于实现扇形面、槽型件、马鞍面、球冠面等异形面的成形。本文以不锈钢-碳钢扇形层合板为研究对象,研究激光工艺参数、板材几何参数对弯曲成形的影响,通过激光扫描仪对扫描后的扇形样件进行特征测量分析,以扇形件为基础,对球冠面成形的扫描路径进行规划并分析成形精度。基于有限元方法,对扇形不锈钢层合板激光同心圆弧扫描弯曲成形进行数值模拟。主要完成工作内容如下:(1)扇形层合板同心圆弧扫描弯曲成形规律实验。在温度梯度机理条件下,严格控制单一变量,以板材弯曲角度和曲面变形量作为扇形板三维成形精度的参考依据,研究激光工艺参数:激光功率P、离焦量H、扫描速度V、扫描次数N和板材几何参数:扇形板中心角度θ、板材自由端长度L、激光扫描线半径R、压板半径r及板材厚度对板材弯曲角度和曲面变形量的影响。弯曲角度随P、N、R的增大而增大,随H、V、L和板厚的增大而减小,随着θ和r的增大,弯曲角度先增大后减小。(2)激光弯曲成形件的曲面变形特征测量。在以温度梯度机理为主的工艺条件下,在成形规律实验中选择变形明显的样件,经激光扫描仪测量形貌,Geomagic、UG对点云数据处理分析后得出:在激光扫描线处的弯曲角度各不相同,呈两端大中间小;板材不仅产生绕扫描线方向的弯曲,还会产生绕扇形板中轴线方向的弯曲变形;激光扫描线两侧区域,靠近夹持端处曲面向Z轴凸起,另一端沿径向凹陷。最后,基于扇形板弯曲变形,提出六种基于直线+圆弧的扫描路径用于对球冠面的成形,且成形精度有所保证。(3)激光圆弧扫描弯曲成形的数值模拟。基于ABAQUS有限元分析软件,建立了不锈钢-碳钢扇形层合板激光同心圆弧扫描弯曲模型,利用Fortran语言编写移动热源子程序,得出温度场、应力应变场及位移场的计算结果。经一次扫描后,扫描线末端处产生较大向下凹陷,且扫描线在Z轴方向呈拱状,扫描线上产生增厚现象。本文通过实验及测量的方法得到了扇形层合板同心圆弧扫描变形特征,并利用有限元方法对成形原理进行分析。提出六种扫描路径用于球冠面的成形,对研究板材三维成形特征及机理、拓宽层合板的应用领域具有重要意义。