[发明专利]控制复杂曲面薄壁零件在激光喷丸强化过程中变形的方法

权利要求书

1.一种控制复杂曲面薄壁零件在激光喷丸强化过程中变形的方法，其特征在于，包括以下过程：

S1、建立库文件，库文件中包含不同条件下板料的变形形式；

S2、确定板料表面塑性变形深度与板料变形方式、变形量的对应关系，并将结果存于库文件中；其中，正向表示变形方向与激光束作用方向相同的变形方式；反向表示变形方向与激光束作用方向相反的变形方式；

S3、基于弹塑性力学，结合ABAQUS有限元仿真和激光喷丸实验结果的分析处理，以板料厚度及塑性变形深度确定激光喷丸过程中正反向变形方式，建立不同变形形式的变形特征参数，确定正反变形转化阈值参数，并将变形特征参数、阈值参数对应的激光喷丸参数、板料材质厚度及残余应力分布结果存储于数据库中；

S4、实际进行复杂曲面薄壁件激光喷丸强化过程中，基于零件曲面的特征方程或曲面坐标，以厚度作为指标，对曲面零件表面进行划分，根据激光喷丸强化的目标结果选择激光功率密度，结合激光功率密度和不同区域的厚度计算变形特征参数，确定所选的激光功率密度是否会产生变形；如产生变形，则确定变形形式，基于评判预测结果重新确定激光功率密度；若产生正向变形，则减小激光功率密度，减小变形特征参数；或增大激光功率密度，使变形特征参数处于正反变形转化阈值范围内；若产生反向变形，则减小激光功率密度。

2.根据权利要求1所述的一种控制复杂曲面薄壁零件在激光喷丸强化过程中变形的方法，其特征在于，所述步骤S1中，不同激光喷丸参数、不同厚度、不同材质板料与变形形式对应关系库文件通过理论分析、仿真研究及实验模拟的方法确定，库文件中记录了不同激光功率密度、不同厚度变化后板料变形的规律。

3.根据权利要求1所述的一种控制复杂曲面薄壁零件在激光喷丸强化过程中变形的方法，其特征在于，所述步骤S2中，表面塑性变形深度通过测量板料深度方向的残余应力分布及理论计算综合确定，板料变形方式和变形量通过三坐标测量仪确定，所述塑性变形深度理论计算公式为式中，C_el为弹性波波速，C_pl为塑性波波速，τ激光脉冲宽度，P为激光冲击波压力，HEL为材料动态屈服强度。

4.根据权利要求1所述的一种控制复杂曲面薄壁零件在激光喷丸强化过程中变形的方法，其特征在于，所述步骤S3中，变形特征参数通过塑性变形深度和板料厚度建立，具体为式中，L_p是塑性变形深度，h是板料厚度，建立变形特征参数与变形形式的对应关系。

5.根据权利要求1所述的一种控制复杂曲面薄壁零件在激光喷丸强化过程中变形的方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过目标效果选择的激光喷丸参数和板料厚度确定变形特征参数，进而评估零件在激光喷丸强化过程中是否会产生变形，产生何种形式的变形，最后结合评估结果，选取激光功率密度，从而控制复杂曲面件激光喷丸强化过程中变形，并获得最优强化效果。