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激光冲击微挤压成形工艺和控制研究的开题报告
一、背景和研究意义
激光微挤压成形技术是利用激光能量在金属材料表面产生的瞬间高温、高压使其发生微形变，实现金属材料的塑性变形、加工和制造的新型高精度和高效率的加工方法。激光微挤压成形技术具有高精度、高成形质量、少量工艺损伤等特点，逐渐被工业界、科研界广泛应用。但在激光微挤压成形过程中，由于其极短的作用时间，工艺参数的瞬时控制非常重要。因此，本研究旨在研究并探讨激光冲击微挤压成形工艺及其控制方法。
二、研究内容和研究方案
1.激光微挤压成形工艺研究：
通过测定钛金属材料在不同激光功率和激光脉宽下的微挤压成形效果，研究影响成形效果的主要因素和影响规律，为后续的参数优化提供依据。
2.激光微挤压成形过程建模：
基于热力学、动力学原理，建立钛金属在激光作用下的微挤压成形有限元模型，探究激光强度、激光作用时间等参数对成形过程的影响规律。
3.激光微挤压成形控制方法研究：
针对激光微挤压成形过程中需要及时调整激光强度、脉冲宽度等参数的需求，设计一种基于监测系统的实时反馈控制方法。通过对激光微挤压成形过程的实时监测和反馈，实现制品尺寸、形状等方面的精确控制。
4.激光微挤压成形实验验证：
采用自行设计制作的激光微挤压成形装置进行实验验证，通过比较模拟结果与实际成形效果进行验证分析。
三、预期目标与创新性
预期目标：
1.确定钛金属材料在激光作用下的最佳成形参数；
2.借助有限元模拟软件建立激光微挤压成形过程的数学模型，从而掌握激光微挤压成形的物理和力学本质；
3.设计基于监测系统的激光微挤压成形控制方法，提高制品尺寸、形状等方面的精确控制能力；
4.确定钛合金激光微压成形的适应范围。
创新性：
本研究在激光微挤压成形工艺和控制研究上具有以下创新点：
1.结合实验与数值模拟方法，确定激光微挤压成形参数的最佳组合；
2.借助现代物理学和力学原理，建立激光微挤压成形过程的物理模型并进行深入研究；
3.设计基于监测系统的、实时反馈的控制方法，提高激光微挤压成形的制品正常成形率和精度；
4.为激光微挤压成形技术在工业制造和科学研究中的广泛应用提供了新思路和新方法。
四、研究进度安排
1.梳理文献，阅读相关论文，了解激光冲击微挤压成形的研究现状和发展趋势。完成时间：1~2周。
2.搭建自行设计的激光微挤压成形装置，对钛合金材料进行成形实验，确定最佳成形参数。完成时间：2~3周。
3.建立钛合金激光微挤压成形过程的数学模型，进行数值模拟。完成时间：3~4周。
4.设计基于监测系统的激光微挤压成形控制方法，并进行验证和改进。完成时间：4~5周。
5.对研究结果进行分析和总结，完成开题报告的撰写。完成时间：6~8周。
五、参考文献
1.王鸣宇，林平虎，张永安等.激光微挤压成形研究综述[J].中国激光,2015,42(11):63-69.
2.SunB,ZhangY,WangL.Numericalsimulationofbufferlayereffectduringlasermicroformingoftitaniumfoils[J].InternationalJournalofMechanicalSciences,2018,122:217-228.
3.刘涛.激光微挤压成形对纳米多孔钛生物材料力学性能的影响研究[D].河南农业大学,2019.
4.DuY,HebinB,LiuS,etal.Experimentalandnumericalinvestigationofmicro-scalelaserformingofthinTiNifilms[J].JournalofManufacturingProcesses,2018,36:48-57.
5.GuanQ,DuanY,ChuS,etal.Highefficiencyandprecisionrepetitivemicro-manufacturingusingtaperedholegeneratedbylaser[C]//ProceedingsoftheASME2015InternationalMechanicalEngineeringCongressandExposition.AmericanSocietyofMechanicalEngineers,2015:V009T12A010.