激光沉積制造的表面成形精度與多種因素有關(guān),不僅與主要的工藝參數(shù)有關(guān),還會受到成形過程中制件的熱分布影響,除此之外,成形過程中還會出現(xiàn)較為普遍的制件表面發(fā)生內(nèi)凹及塌邊的現(xiàn)象,均會影響制件的表面成形精度。工藝參數(shù)的合理篩選是保證表面成形精度的基礎(chǔ),研究成形過程的熱分布規(guī)律及表面出現(xiàn)內(nèi)凹、塌邊的現(xiàn)象機(jī)理可以為優(yōu)化成形工藝建立理論基礎(chǔ),進(jìn)而可以起到表面成形精度控制的作用。介于此,本文做了如下研究工作:首先,采用PSO算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式建立激光沉積制造沉積層形貌尺寸的預(yù)測模型,完成了多組單道單層實驗,將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練及驗證。驗證結(jié)果表明,該預(yù)測模型具有較高的預(yù)測精度,可以方便篩選工藝參數(shù)。然后,建立了T型梁的有限元模型,對采用不同掃描策略成形的T型梁進(jìn)行溫度場模擬,完成了激光沉積實驗,采用紅外熱像儀對溫度場模型進(jìn)行了驗證,同時使用CCD相機(jī)結(jié)合專用圖像處理軟件采集了制件層面熔池寬度,對比分析了不同掃描策略對T型梁熱分布及表面成形質(zhì)量的影響。分析結(jié)果表明,采用異側(cè)掃描、變間距掃描及分層冷卻掃描策略均可以改善制件層面熱分布,進(jìn)而提高制件的表面成形質(zhì)量。最后,采用理論分析和實驗相...

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究的意義及背景
    1.2 增材制造技術(shù)的分類
    1.3 增材制造技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.4 激光沉積制造技術(shù)概述
        1.4.1 激光沉積制造技術(shù)原理與特點
        1.4.2 激光沉積制造技術(shù)發(fā)展
        1.4.3 激光沉積制造技術(shù)目前存在的主要問題
    1.5 激光沉積制造數(shù)值模擬技術(shù)
    1.6 激光沉積制造表面成形精度控制研究現(xiàn)狀
    1.7 主要研究內(nèi)容
第2章 實驗材料及設(shè)備
    2.1 實驗材料
    2.2 激光沉積制造系統(tǒng)組成
        2.2.1 激光加工系統(tǒng)
        2.2.2 數(shù)控運動系統(tǒng)
        2.2.3 粉末供給系統(tǒng)
        2.2.4 激光沉積制造實驗測量系統(tǒng)
        2.2.5 氣氛控制系統(tǒng)
第3章 沉積層形貌尺寸預(yù)測模型的建立及工藝參數(shù)的篩選
    3.1 激光沉積制造沉積層形貌尺寸預(yù)測模型的建立
        3.1.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        3.1.2 PSO優(yōu)化算法
        3.1.3 PSO算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的策略
    3.2 單道單層沉積實驗
    3.3 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練及仿真試驗
    3.4 工藝參數(shù)的篩選策略
    3.5 本章小結(jié)
第4章 T型梁掃描策略優(yōu)化
    4.1 激光沉積制造溫度場模擬理論
        4.1.1 激光沉積制造過程中數(shù)值模擬技術(shù)
        4.1.2 有限元基本方程
        4.1.3 激光沉積制造過程中數(shù)值模擬熱源模型
        4.1.4 溫度場模擬中的熔化潛熱
        4.1.5 生死單元技術(shù)
    4.2 T型梁溫度場模型的建立
    4.3 T型梁沉積實驗
    4.4 T型梁溫度場模擬驗證
    4.5 不同掃描策略對T型梁熱分布的影響
        4.5.1 異側(cè)掃描對T型梁熱分布的影響
        4.5.2 變間距掃描策略對T型梁熱分布的影響
        4.5.3 分層冷卻掃描策略對T型梁熱分布的影響
    4.6 不同掃描策略對T型梁表面成形質(zhì)量的影響
        4.6.1 異側(cè)掃描對T型梁表面成形質(zhì)量的影響
        4.6.2 變間距掃描策略對T型梁表面成形質(zhì)量的影響
        4.6.3 分層冷卻掃描策略對T型梁表面成形質(zhì)量的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 制件表面內(nèi)凹、塌邊現(xiàn)象分析及改善
    5.1矩形塊激光沉積制造實驗
    5.2 制件表面發(fā)生內(nèi)凹現(xiàn)象分析
    5.3 制件表面發(fā)生塌邊現(xiàn)象分析
    5.4 制件表面內(nèi)凹及塌邊的改善方法
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表(含錄用)的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3804648