弹性弯曲载荷下局部热源致变形硬化及热软化竞争机制

利用局部热软化效应诱导弹性应变能做塑性功，即激光辅助预应力成形方法，已被证实是成形只能承受弹性载荷的复杂薄壁结构零件的有效方法，且该方法成形效率的高低取决于零件弹性能（预应力）的大小。进一步的研究结果表明，局部软化导致的塑性变形可提升零件整体变形抗力（即提高零件预应力水平）。这一作用对于提升零件的激光辅助预应力成形能力意义重大。本项目的研究重点是：以7075和2024铝合金为对象，揭示局部软化效应与零件整体变形硬化效应的耦合关系、影响因素，重点考察结构对样件整体硬化/软化的影响规律以及工艺参数调控方法。通过设计局部温度场历史，研究激光作用下材料软化行为的力学模型；通过成形前后的材料微观组织、硬度、屈服极限，以及成形过程中的温度和应变等数据探讨激光非均匀热软化与变形硬化的耦合作用机制并建立数学模型；结合数值模拟，探讨结构对激光辅助增量成形中成形增量的影响规律，为该方法工程应用提供理论依据。

利用局部热软化效应诱导弹性应变能做塑性功，即激光辅助预应力成形方法，已被证实是成形只能承受弹性载荷的复杂薄壁结构零件的有效方法，且该方法成形效率的高低取决于零件弹性能的大小。局部软化导致的塑性变形可提升零件整体变形抗力。这一作用对于提升零件的激光辅助预应力成形能力意义重大。本项目以7075等铝合金为对象，揭示局部软化效应与零件整体变形硬化效应的耦合关系、影响因素，重点考察结构对样件整体硬化/软化的影响规律以及工艺参数调控方法。通过设计局部温度场历史，研究激光作用下材料软化行为的力学模型；通过成形前后的材料微观组织、硬度、屈服极限，以及成形过程中的温度和应变等数据探讨激光非均匀热软化与变形硬化的耦合作用机制并建立数学模型；结合数值模拟，探讨结构对激光辅助增量成形中成形增量的影响规律，为该方法工程应用提供理论依据。.本项目建立了激光辅助预应力增量成形的数值模型，包括激光辐照有限大薄板的分析模型以及考虑到材料硬化的有限元模型。并以此模型为基础，开展了激光辐照下温度场的特征以及其与应力场的相互作用规律等相关研究。开展了激光热作用对成形后样件残余应力的实验和数值研究工作，并以此为基础衍生出了激光局部去残余应力的新方法。针对高筋条整体壁板成形，考察不同的筋条高度对成形能力的影响，对温度场分布的影响，以及对增量成形中成形增量的影响规律,即对结构件硬化的影响规律。并以此为基础，开展了增量成形后材料力学性能的研究。以激光辐照材料后的软化与应变硬化模型此为基础提出了考虑温度历史的材料力学行为模型。该塑形强化不但与应变历史有关，还与温度历史峰值有关。