【摘 要】
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由于激光冲击成形技术起步的时间较晚,目前国内外在此方面的研究较少。其基本原理是利用高能量短脉冲的激光束与粘贴在金属表面的吸收层相互作用产生的高压冲击波使金属薄板产生塑性变形。通过控制激光脉冲参数,激光束加载方式,凹模形状等相关条件,可以控制成形件的形状和质量,因此激光冲击成形技术具有加工柔性好,成形效率高,所需模具简单等优点,在航空航天,汽车制造,微电子等领域都有着广阔的应用前景。本文以2024-
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51675002）； 安徽省自然科学基金（No.1708085ME110）； 安徽工业大学研究生创新研究基金:紧固孔多点激光冲击过程残余应力的数值模拟和实验研究（2015044）；
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由于激光冲击成形技术起步的时间较晚,目前国内外在此方面的研究较少。其基本原理是利用高能量短脉冲的激光束与粘贴在金属表面的吸收层相互作用产生的高压冲击波使金属薄板产生塑性变形。通过控制激光脉冲参数,激光束加载方式,凹模形状等相关条件,可以控制成形件的形状和质量,因此激光冲击成形技术具有加工柔性好,成形效率高,所需模具简单等优点,在航空航天,汽车制造,微电子等领域都有着广阔的应用前景。本文以2024-T351铝合金薄板为研究对象,采用了数值模拟的方法对激光多步冲击成形的变形过程进行了研究,主要内容如下:（1）首先,对以激光为工具进行金属板料塑性成形加工的几种方法进行了介绍,系统地分析了它们各自的特点、原理以及区别;详细地介绍了激光冲击成形技术的优点以及其在国内外的发展趋势;对激光冲击成形装置中使用到的激光器、吸收层、约束层、模具等重要零部件的特点、功能、选取进行了探讨。（2）在ABAQUS有限元分析软件中建立了适用于激光冲击成形的有限元模型,以单点单步激光冲击成形为研究对象,介绍了激光冲击波压力的估算公式以及激光冲击波压力的加载方法,并就冲击波压力、凹模腔深度对成形件形状以及成形件厚度分布的影响进行了详细的分析。结果表明:激光能量相同时,板料的成形精度随凹模腔深度的增大而降低;凹模腔深度相同时,板料的成形精度随激光能量的增大而增大,但是能量超过极限值时将使板料产生破裂,板料的成形精度受到了限制。（3）在单点单步激光冲击成形研究的基础上,提出了单点多步激光冲击成形的方法。首先对单点多步激光冲击成形的变形过程进行了分析,然后对第一步冲击时采用不同深度的凹模腔条件下的模拟结果进行了比较,并将单点多步激光冲击成形结果与单点单步激光冲击成形结果进行了比较。结果表明:与单步冲击成形相比,采用多步冲击成形的方式可以提高薄板的成形极限,使板料的成形精度更高。（4）在单点多步激光冲击成形研究的基础上,提出了采用多点多步激光冲击成形的方式获得面积更大、深度更深的成形件的方法,并通过ABAQUS有限元分析软件对多点多步激光冲击成形中板料的变形过程进行了分析。结果表明:采用多点多步冲击成形的方法可以使板料的变形面积更大、成形精度更高。
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