本文選題：激光近凈成形　切入點：數(shù)值分析　出處：《合肥工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：激光近凈成形技術是一種以激光為能量源,采用預鋪粉或同軸送粉的送料方式,在基體上熔覆材料粉末從而生成立體工件的新型制造技術。該技術能對傳統(tǒng)工業(yè)難以制造的復雜金屬零件進行直接成形,其快熱快冷的加工特性可以改進工件的物理性質(zhì),因而普遍運用于航空航天、汽車制造、模型開發(fā)等領域。但該技術發(fā)展尚不充分、很多基礎性研究尚待完善,工件成形時常常出現(xiàn)邊緣凸起、斷裂以及脫離基板等問題,嚴重影響了成形精度和成形質(zhì)量。因此本文從激光近凈成形技術的基礎研究出發(fā),采用數(shù)值模擬方法對薄壁工件的溫度場、速度場及應力場進行分析。本文基于控制容積法,結合數(shù)值傳熱學、流體力學的相關理論,在Matlab軟件中建立了激光近凈成形過程的溫度-速度場耦合模型。利用模型計算工件在任意時刻的溫度分布和熔池形貌,重點分析了多層工件的熔池形貌衍變過程。隨后通過計算成形過程中的有效送粉量,預測了薄壁工件的成形高度,并解釋了工件邊緣凸起產(chǎn)生的原因。最后建立CCD成像系統(tǒng)拍攝熔池形貌,并利用成像實驗驗證了數(shù)值模型的正確性。本文基于有限元法,在ANSYS熱力學分析軟件中,采用間接耦合的方法建立了薄壁工件的溫度-應力場耦合模型。利用生死單元技術模擬了熱源的移動和材料的添加過程。文中重點探究了工件的等效應力分布、各應力分量的分布以及關鍵路徑上的應力分布,從而解釋了工件斷裂以及脫離基板的原因。
[Abstract]:Laser near net forming technology is a kind of laser energy source, the feeding method of pre powder or coaxial powder, a new manufacturing technology on the base of cladding material powder to generate three-dimensional workpieces. The technology of traditional industries is difficult to manufacture complex metal parts for direct forming, can improve the physical properties of the workpiece the processing characteristics of the rapid heating and rapid cooling of the thus widely used in aerospace, automobile manufacturing, model development and other fields. But the technology development is not sufficient, a lot of basic research needs to be improved, workpiece forming often convex edge, and the substrate from the fracture problem, seriously affecting the forming precision and forming quality. Therefore this article embarks from the basic research of near net forming technology of laser, using the method of numerical simulation of temperature field of thin-walled workpiece, analyzes the velocity field and stress. In this paper, the control volume method based on node Number value of heat transfer, the theory of fluid mechanics, in the Matlab software, the coupling model of near net forming process of laser temperature velocity field is established. The temperature distribution and the weld shape calculation of workpiece at any time by using the model, analyzes the weld shape evolution of multilayer workpiece. By calculating the effective amount of powder forming subsequently send process, predict the forming height of thin-walled workpiece, and explains the workpiece edge from the bulge. A CCD imaging system shooting pool morphology and verify the correctness of the numerical model by using the imaging experiment. Based on the finite element method in ANSYS software, the thermodynamic analysis of thin-walled workpiece temperature should be the coupling model of stress field is established using indirect coupling method. The process was simulated by adding a moving heat source and material life and death element technology. This paper focuses on the equivalent stress of the workpiece The distribution of the distribution of the stress components and the stress distribution on the critical path, which explains the reasons for the fracture of the workpiece and the separation of the substrate.

【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249;O414.1

【參考文獻】

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本文編號：1630497