發(fā)布時(shí)間：2021-04-29 09:42

　　熔化極氣體保護(hù)電�。℅as metal arc,GMA）填絲增材制造技術(shù)具有設(shè)備成本低、堆積效率高、成形件力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于復(fù)雜金屬構(gòu)件制造和修復(fù)領(lǐng)域。然而,GMA增材制造過程熱輸入大,工藝參數(shù)較多,對(duì)堆積層的尺寸和形狀優(yōu)化困難。而堆積過程中,堆積層的形狀和尺寸與熔池中熱傳輸和流體流動(dòng)息息相關(guān)。基于此,本文采用數(shù)值模擬方法針對(duì)GMA增材制造熔池溫度場(chǎng)及流場(chǎng)分布特性進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)熔池尺寸和形狀,揭示成形過程熔池中的傳熱傳質(zhì)特性,并探討工藝參數(shù)對(duì)熔池?zé)釄?chǎng)及流場(chǎng)分布的影響,為實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量薄壁件增材制造建立理論基礎(chǔ)。本文綜合考慮了氣-液-固三相耦合及熔滴與熔池的交互作用,基于FLUENT仿真軟件,建立了不銹鋼GMA增材制造三維瞬態(tài)熔池流動(dòng)數(shù)值模型。對(duì)軟件進(jìn)行二次開發(fā),考慮材料的熱物理性能及相變潛熱等因素,將熔滴視作從熔池上方以一定速度周期性流入的高溫液態(tài)金屬,探討不銹鋼GMA增材制造瞬態(tài)沉積過程中的熱場(chǎng)和流場(chǎng)分布特性。并開展工藝實(shí)驗(yàn)獲得堆積層宏觀形貌圖,以驗(yàn)證模型的可行性。數(shù)值分析結(jié)果表明,隨堆積過程進(jìn)行,基板上的溫度逐漸升高,高溫區(qū)域逐漸增大,溫度梯度減小,熔池中心溫度逐漸增... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電弧增材制造研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電弧增材制造過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 FLUENT數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 GMA增材制造計(jì)算理論與模型
    2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)
    2.2 FLUENT系統(tǒng)簡(jiǎn)介
        2.2.1 FLUENT求解器及運(yùn)行環(huán)境
        2.2.2 關(guān)鍵物理模型
    2.3 GMA增材制造的數(shù)值模型
        2.3.1 數(shù)學(xué)模型
        2.3.2 幾何模型
        2.3.3 定義材料性能
        2.3.4 初始條件及邊界條件
        2.3.5 方程源項(xiàng)
        2.3.6 熔滴模型
        2.3.7 源項(xiàng)的加載
        2.3.8 求解方法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 GMA增材制造熔池模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.1 熔池溫度場(chǎng)分析
        3.1.1 三維溫度場(chǎng)演變
        3.1.2 熔池縱截面溫度場(chǎng)分布
        3.1.3 熔池橫截面溫度場(chǎng)分布
    3.2 熔池流場(chǎng)分析
        3.2.1 熔池縱截面流場(chǎng)分布
        3.2.2 熔池橫截面和上表面流場(chǎng)分布
    3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 工藝參數(shù)對(duì)GMA增材制造熔池?zé)釄?chǎng)及流場(chǎng)的影響
    4.1 不同行走速度下GMA增材制造熔池?zé)釄?chǎng)及流場(chǎng)分析
        4.1.1 行走速度對(duì)堆積層形貌的影響
        4.1.2 行走速度對(duì)熔池溫度場(chǎng)的影響
        4.1.3 行走速度對(duì)熔池流場(chǎng)的影響
    4.2 不同堆積電流下GMA增材制造熔池?zé)釄?chǎng)及流場(chǎng)分析
        4.2.1 堆積電流對(duì)堆積層形貌的影響
        4.2.2 堆積電流對(duì)熔池溫度場(chǎng)的影響
        4.2.3 堆積電流對(duì)熔池流場(chǎng)的影響
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]電弧增材成形中熔積層表面形貌對(duì)電弧形態(tài)影響的仿真[J]. 周祥曼,張海鷗,王桂蘭,柏興旺.  物理學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]電弧增材制造研究現(xiàn)狀及在航空制造中應(yīng)用前景[J]. 熊江濤,耿海濱,林鑫,黃丹,李京龍,張賦升.  航空制造技術(shù). 2015(Z2)
[5]鋁合金電弧增材制造焊道寬度尺寸預(yù)測(cè)[J]. 柏久陽,王計(jì)輝,林三寶,楊春利.  焊接學(xué)報(bào). 2015(09)
[6]激光+GMAW復(fù)合熱源焊流體流動(dòng)數(shù)值分析模型[J]. 胥國(guó)祥,張衛(wèi)衛(wèi),馬學(xué)周,杜寶帥.  焊接學(xué)報(bào). 2015(07)
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[8]國(guó)外金屬零部件增材制造技術(shù)發(fā)展概述[J]. 黃秋實(shí),李良琦,高彬彬.  國(guó)防制造技術(shù). 2012(05)
[9]金屬零件直接快速制造技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 張海鷗,王超,胡幫友,蔣疆,鄒海平,王桂蘭.  航空制造技術(shù). 2010(08)
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博士論文
[1]焊接熔池的流體動(dòng)力學(xué)行為及凝固組織模擬[D]. 趙玉珍.北京工業(yè)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]鋁合金激光+GMAW復(fù)合熱源焊接熔池動(dòng)態(tài)行為數(shù)值分析[D]. 曹慶南.江蘇科技大學(xué) 2017
[2]窄間隙雙纜式GMAW熔池流體行為研究[D]. 冷昊凱.江蘇科技大學(xué) 2017
[3]基于CMT的鋁合金電弧增材制造（3D打�。┘夹g(shù)及工藝研究[D]. 張瑞.南京理工大學(xué) 2016
[4]熱絲K-PAW電弧—熔滴耦合研究[D]. 付志偉.江蘇科技大學(xué) 2016
[5]熱絲K-PAW焊接熔池—小孔熱場(chǎng)與流場(chǎng)動(dòng)態(tài)行為的數(shù)值分析[D]. 劉書高.江蘇科技大學(xué) 2014
[6]基于FLUENT的雙絲焊焊接熔池?zé)釄?chǎng)及流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D]. 張翔.太原科技大學(xué) 2014
[7]TIG焊三維熔池的數(shù)值模擬[D]. 霍宏偉.蘭州理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3167299