[发明专利]局部延展变形的小曲率曲面展开方法

说明书

本发明提供了一种局部延展变形的小曲率曲面展开方法，尤其适用于激光喷丸成形曲面，包括如下步骤：先等面积展开目标曲面，再基于目标曲面的几何形状，确定目标曲面延展区域与非延展区域的分布，进而由优化模型或理论公式计算延展区域的延展量，最后基于延展量修正等面积展开的毛坯，得到体现局部延展变形特征的展开毛坯。与现有技术先比，本发明具有如下的有益效果：曲面展开过程与工艺变形特征相适应，展开毛坯的几何外形更加准确；同时，提出求解局部延展量的方法，可用于成形工艺参数的选取。本发明解决现有曲面展开方法应用于存在局部延展变形的成形工艺，如机械喷丸成形、激光喷丸成形时，存在的曲面展开精度差、变形特征不相适应等难题。

技术领域

本发明涉及特种机械制造的技术领域，具体地，涉及局部延展变形的小曲率曲面展开方法。

背景技术

激光喷丸成形通过激光诱导等离子体爆炸作用于板材，使其产生塑性变形，是一种纯机械近净无模成形技术，在机翼壁板、航天运载火箭燃料箱等曲率变化平缓的复杂型面整体构件成形中，具有广阔的应用前景。该工艺以激光为能量源，工艺参数可控性强，是实现大型曲面工件精确成形的重要手段。不考虑材料初始状态的影响，以及实际加工过程中的工艺不稳定因素，要充分发挥出喷激光丸精确成形的优势，需要建立精确的初始毛坯获取方法与工艺规划方法。工艺规划方法已存在相关研究成果，而初始毛坯的精确获取方法，即适用于激光喷丸成形的精确曲面展开方法，仍缺少相关成果。

在公开号为CN110543654A的专利文献中公开了一种激光喷丸成形复杂曲面分布式工艺参数的确定方法，包括如下步骤：基于板壳力学建立挠度曲面与固有矩的函数关系，以分布式的固有矩函数为设计变量，建立基于偏微分方程约束的最优化模型；根据工件的曲面参数方程或曲面坐标，将目标曲面离散并选择合适的优化算法求解优化模型，计算分布式的固有矩；根据分布式的固有矩的大小分成若便于工艺操作的等参区域，确定在每一个区域的激光喷丸成形扫描方案；通过实验建立工艺参数与固有矩对应的工艺数据库，确定实验工艺参数，结合残余应力的要求，确定最佳分布式工艺参数。