本文關(guān)鍵詞：超聲輔助鈦合金激光沉積修復(fù)機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光沉積成形技術(shù)打破了傳統(tǒng)的去除或變形加工成形方法的限制,利用“離散+堆積”的增材成形思想,通過(guò)同步送粉和激光熔覆數(shù)字化成形進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工件的精確成形,然而在沉積成形過(guò)程中存在氣孔、熔合不良以及組織分布不均勻等缺陷導(dǎo)致成形件力學(xué)性能不高。借鑒功率超聲在鑄造和焊接領(lǐng)域內(nèi)抑制氣孔、熔合不良以及均勻組織的成功應(yīng)用,我們提出了“超聲輔助激光沉積修復(fù)”的概念。首先,針對(duì)超聲振動(dòng)特性搭建了試驗(yàn)用超聲振動(dòng)設(shè)備,并通過(guò)有限元模擬軟件對(duì)基板振動(dòng)特性進(jìn)行了仿真分析,使振動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到共振狀態(tài),使能量有效作用于激光沉積修復(fù)系統(tǒng)中。采用FLUENT中動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)超聲場(chǎng)下熔池內(nèi)部的聲壓變化進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。在超聲振動(dòng)作用下熔池內(nèi)部動(dòng)壓最大值分布在一個(gè)周期內(nèi)呈對(duì)稱(chēng)環(huán)狀變化且逐漸衰減。通過(guò)有限體積法實(shí)現(xiàn)了激光沉積熔凝過(guò)程中超聲場(chǎng)與溫度場(chǎng)的耦合模擬分析,研究了超聲場(chǎng)對(duì)熔池內(nèi)部溫度場(chǎng)以、流場(chǎng)以及熔池形貌的影響。結(jié)果表明在超聲場(chǎng)作用下,熔池內(nèi)部溫度略有下降,溫度梯度降低,熔體流速增加,對(duì)流加劇。進(jìn)行了超聲輔助鈦合金激光沉積修復(fù)的熔池熔凝形貌以及沉積件力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明超聲場(chǎng)能夠有效傳遞到熔池內(nèi)部,在超聲場(chǎng)作用下熔凝區(qū)耐蝕性提高,成形件內(nèi)部殘余應(yīng)力得到優(yōu)化,但沖擊性能卻有所降低。采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法為超聲輔助激光沉積修復(fù)機(jī)理的更深入研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：激光沉積修復(fù) 超聲場(chǎng) 數(shù)值模擬 流動(dòng)場(chǎng) 溫度場(chǎng) 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG665
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 激光沉積修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用12-18
• 1.1.1 激光沉積修復(fù)技術(shù)的原理12-14
• 1.1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.1.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2 功率超聲18-20
• 1.2.1 功率超聲簡(jiǎn)介18
• 1.2.2 功率超聲在材料成形中的應(yīng)用18-19
• 1.2.3 超聲振動(dòng)過(guò)程中數(shù)值模擬的應(yīng)用19-20
• 1.3 課題研究的意義及內(nèi)容20-22
• 1.3.1 課題研究的意義20-21
• 1.3.2 課題研究的內(nèi)容21-22
• 第2章 超聲輔助激光沉積修復(fù)過(guò)程超聲設(shè)備搭建22-29
• 2.1 功率超聲技術(shù)及設(shè)備搭建的原理22-23
• 2.1.1 功率超聲技術(shù)原理22-23
• 2.1.2 超聲振動(dòng)設(shè)備搭建原理23
• 2.2 超聲振動(dòng)系統(tǒng)組成23-26
• 2.2.1 超聲波驅(qū)動(dòng)電源23-24
• 2.2.2 超聲換能器24-25
• 2.2.3 超聲變幅桿25-26
• 2.3 超聲施加方式及作用效果驗(yàn)證26-28
• 2.3.1 不同超聲施加方式26-27
• 2.3.2 超聲輔助激光沉積作用效果驗(yàn)證27-28
• 本章小結(jié)28-29
• 第3章 超聲輔助激光沉積修復(fù)振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性研究29-37
• 3.1 超聲場(chǎng)及介質(zhì)的特征量29-30
• 3.2 ANSYS軟件簡(jiǎn)介30-33
• 3.2.1 ANSYS程序功能介紹31
• 3.2.2 ANSYS諧響應(yīng)分析31-33
• 3.3 基于實(shí)驗(yàn)用基板的ANSYS諧響應(yīng)分析33-35
• 3.3.1 有限元模型的建立33
• 3.3.2 加載及求解33-34
• 3.3.3 結(jié)果與分析34-35
• 3.4 基板振型驗(yàn)證35-36
• 3.4.1 數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證35
• 3.4.2 物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證35-36
• 本章小結(jié)36-37
• 第4章 超聲輔助激光熔凝熔池溫度場(chǎng)及流場(chǎng)數(shù)值模擬37-52
• 4.1 FLUENT軟件簡(jiǎn)介37-38
• 4.2 超聲輔助激光沉積修復(fù)內(nèi)部聲場(chǎng)數(shù)值模擬38-41
• 4.2.1 網(wǎng)格模型的生成38
• 4.2.2 流體體積模型的選擇38-39
• 4.2.3 基于動(dòng)網(wǎng)格的聲場(chǎng)數(shù)值模擬39-40
• 4.2.4 聲場(chǎng)結(jié)果與分析40-41
• 4.3 超聲輔助激光沉積修復(fù)溫度場(chǎng)及流場(chǎng)數(shù)值模擬41-51
• 4.3.1 數(shù)值模型的建立41-45
• 4.3.2 材料的熱物性參數(shù)45-46
• 4.3.3 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分46
• 4.3.4 模擬結(jié)果及分析46-51
• 本章小結(jié)51-52
• 第5章 超聲輔助激光沉積修復(fù)實(shí)驗(yàn)研究52-61
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備52
• 5.2 激光熔凝實(shí)驗(yàn)52-60
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程52-53
• 5.2.2 熔凝結(jié)果分析53-55
• 5.2.3 超聲振動(dòng)對(duì)組織的影響55-56
• 5.2.4 超聲振動(dòng)對(duì)激光沉積修復(fù)件殘余應(yīng)力的影響56-57
• 5.2.5 超聲振動(dòng)對(duì)激光沉積修復(fù)件沖擊性能的影響57-60
• 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

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本文編號(hào)：290059