激光熔覆在零件的成形與修復(fù)方面有十分廣泛的應(yīng)用。但激光熔覆是一個(gè)急冷急熱的過程,成形過程的溫度梯度、冷卻速度和應(yīng)力分布對(duì)熔覆層質(zhì)量有直接作用,目前采用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量熔池溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律十分困難。本文通過數(shù)值模擬的方法,對(duì)激光熔覆過程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析,揭示了激光熔覆成形組織生長(zhǎng)機(jī)理,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模型的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。首先,基于ANSYS的APDL語言進(jìn)行參數(shù)化編程,建立了移動(dòng)激光熱源作用下的三維瞬態(tài)單道、多道搭接及多層激光熔覆溫度場(chǎng)的有限元模型。研究了激光熔覆的工藝參數(shù)(激光功率、掃描速度、光斑半徑)對(duì)溫度場(chǎng)的影響、熔覆過程中溫度場(chǎng)的變化規(guī)律、特定節(jié)點(diǎn)的溫度-時(shí)間歷程曲線、溫度梯度和冷卻速率。分析發(fā)現(xiàn):取樣點(diǎn)溫度隨著激光功率的增加是成比例增大的,光斑半徑越小,掃描速度越慢,溫度越高。不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)不同,節(jié)點(diǎn)的溫度-時(shí)間歷程曲線呈現(xiàn)出周期的變化特點(diǎn),在熔覆層中,中間節(jié)點(diǎn)比端部節(jié)點(diǎn)的最高溫度要低,這就被稱為“端部效應(yīng)”。然后,基于激光熔覆過程的溫度場(chǎng)有限元模擬,進(jìn)行熱應(yīng)力分析。研究發(fā)現(xiàn):在熔覆過程中,熔覆層內(nèi)部最終會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。在各個(gè)方向上,熔覆層節(jié)點(diǎn)的拉應(yīng)力都是不同的,最...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1激光熔覆示意圖

圖2.1激光熔覆示意圖源模型和熱源載荷的施加：即在模型上的熱輸入，熱源的種類是由的角度，利用函數(shù)關(guān)系描述熱源分布。計(jì)激光熱源模型的影響，它也會(huì)影響溫度場(chǎng)要在仿真過程中探討熱源模型的區(qū)別。表2-1熱源模型特點(diǎn)不用于數(shù)值模擬激光熔覆過程，用于計(jì)算載二維，有集中熱源，可用于計(jì)....

圖2.2高斯分布的熱源模型

圖2.2高斯分布的熱源模型表達(dá)式為：exp(3)22Rrqm（2-6）密度、和分別為例激光光斑中心距離以及激于離激光光斑中心距離處的熱源密度用表rRrq(r)型的熱源可以更好地模擬，使模型的精度更準(zhǔn)、型沒有考慮熔覆材料和基體材料會(huì)被激光束穿透，但是這樣和實(shí)驗(yàn)中激光熔覆有很....

圖2.3溫度場(chǎng)模擬流程

新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文DL語言來處理，激活單元就是熔覆單元被激光束掃描到的時(shí)候，在單元上加載激光熱源，熔覆工藝在指定的時(shí)間內(nèi)完成。當(dāng)熔覆在此單元完成后，激源將離開熔覆單元，緊接著是熔覆工藝的下一步驟，然后進(jìn)行循環(huán)加載�？沙觯鄹渤尚芜^程的動(dòng)態(tài)生成可以準(zhǔn)確地被反映在熱源模型的建立中....

圖2.4應(yīng)力場(chǎng)模擬流程

新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文DL語言來處理，激活單元就是熔覆單元被激光束掃描到的時(shí)候，在單元上加載激光熱源，熔覆工藝在指定的時(shí)間內(nèi)完成。當(dāng)熔覆在此單元完成后，激源將離開熔覆單元，緊接著是熔覆工藝的下一步驟，然后進(jìn)行循環(huán)加載�？沙觯鄹渤尚芜^程的動(dòng)態(tài)生成可以準(zhǔn)確地被反映在熱源模型的建立中....

本文編號(hào)：4034020