复杂薄壁结构激光辅助弯曲成形的力学机制

弯曲变形是筋条与蒙皮一体化复杂薄壁结构的基本成形方式。但因筋条支撑作用导致的变形抗力过大和弹性变形能比重过高，对这类构件采用单纯机械弯曲方法成形，难度大、效率低、精度差，有时甚至无法成形。为解决这一难题，本项目申请人提出了激光辅助弯曲成形方法并初步论证其可行性。该方法的物理本质是：利用激光的热效应降低材料的屈服强度（热软化机制）和产生非均匀膨胀（热膨胀机制），促使结构的弹性变形能转化为塑性功。本项目将以筋条加强铝合金薄壁结构为主要对象，以塑性功转化效率作为考核指标，结合样件试验和数值计算，揭示在机械弯曲产生的弹性变形条件下，功率密度、扫描速度和路径等激光加热参数以及筋条的形状、尺寸和分布等结构几何参数对塑性功转化效率及样件成形精度的影响规律，提取主控参数并探索有效控制途径。该研究成果将为激光辅助弯曲成形方法的工程应用提供理论基础和设计依据。