● 摘要
本文通过对激光弯曲成形自身的特点和目前该技术研究现状的分析，考虑到当前激光加工中激光器、控制系统和检测系统等各个方面的技术现状，从研究固定点光源激光辐照板条内部温度场及其热传导行为入手，进而探讨了激光移动光源辐照板料内部的温度场分布规律；通过试验和数值模拟相互印证，揭示成形过程中有限边界对其温度场分布的影响规律。本文通过对激光点光源辐照板条表面温度场的试验研究和数值模拟，探讨了激光弯曲成形技术中板条内部热传导的规律，认为材料边界与周围环境之间的传热和其对内部材料热传导的影响对激光辐照下板条表面温度场的影响非常显著，并可能导致材料在激光辐照下的热传导规律与经典的傅里叶热传导定律不相符合，验证了有限边界热传导Pan-Fourier效应存在的可能性。通过试验结果和理论分析的比较，建立了符合实际情况的有限元数值模型，进而分析了激光加工工艺参数对其温度变化的影响规律。本文通过移动激光光源对不同边界板料的扫描试验，完善了激光弯曲过程的热电偶温度测量系统。在固定激光点光源数值模拟的基础上建立了移动光源辐照过程中板料内部温度场分布的数值模型，通过数值模拟结果与试验结果的比较验证了该模型的正确性。通过数值模拟的结果，对板料厚度、宽度和扫描位置等因素对激光弯曲温度场的影响进行了分析，得到了其影响规律和主要影响区间。通过试验研究的方法，探讨了激光辐照下板料温度场对弯曲效果的影响，研究了多次扫描下板料温度场和变形角度的变化规律，验证了板料激光多次扫描的可能性和可控性。通过分析认为在薄板激光弯曲加工中，首次扫描时板料的弯曲形状不能只考虑温度梯度，还应该关注板料的初始状态。