不锈钢-碳钢层合板是一种资源节约型、高性价比的新型材料,综合了不锈钢与碳钢的优异性能,做到了低成本应用。激光弯曲成形技术是无模具柔性成形技术之一,利用激光能量诱导板材内部产生热应力和塑性应变,进而使板材产生永久变形,可解决复杂曲面零件的小批量生产问题。本文以经爆炸与轧制结合的复合工艺方法制备出的不锈钢-碳钢层合板(1Cr18Ni9Ti/Q235A)为研究对象,建立矩形金属层合板激光圆弧扫描弯曲数值模型,对其曲面成形过程、不同工艺参数下的曲面成形特征及成形规律进行研究。本文完成的主要工作内容如下:(1)矩形金属层合板激光圆弧扫描弯曲数值模型建立及模拟结果分析。基于有限元软件ABAQUS,建立矩形金属层合板激光圆弧扫描弯曲成形数值分析模型和脉冲激光移动热源模型,得到层合板弯曲成形中的温度、应力应变及位移的具体变化过程。采用与数值模型一致的工艺参数完成验证实验,模型计算结果与实验测量结果的一致性程度较高,层合板中线弯曲角度最大误差值为4.96%,自由端Z向位移最大误差值为5.95%,所有误差均在6%以内。(2)矩形金属层合板激光圆弧扫描弯曲成形特征分析。分析层合板弯曲成形的过程,并根据已建立模型的计算结果得出层合板弯曲成形后的曲面特征:板材扫描线处Z向位移呈中间大两端小分布而自由端处Z向位移呈中间小两端大分布,圆弧扫描线内侧板材为凸面,圆弧扫描线外侧板材为凹面;受板材扫描线及其自由端处Z向位移影响,板材沿扫描线的弯曲角度呈中间小两端大分布。对层合板自由端施加部分内约束,最终板材扫描线处翘曲变形量增大,自由端处翘曲变形量减小,同时扫描线上的弯曲角度分布的一致性增强。(3)不同工艺参数条件下的矩形金属层合板激光圆弧扫描弯曲成形规律。研究激光参数中激光功率P、激光扫描速度v、离焦量H及几何尺寸参数中激光圆弧扫描线半径R、层合板宽度W、激光圆弧扫描线顶点至层合板自由端距离L_F对层合板激光圆弧扫描弯曲成形的影响规律;激光参数响加热区的能量分布,从而影响热应力分布,而几何尺寸参数直接影响热应力分布及层合板刚度内约束作用。基于层合板激光三维成形应用研究,可完成槽形件、圆弧面工件的成形试验工作。本文通过数值模拟的手段,得到了矩形金属层合板激光圆弧扫描弯曲成形特征及规律,在指导激光弯曲槽形件方面具有重要意义。