本文關(guān)鍵詞：TA15鈦合金連續(xù)點(diǎn)式鍛壓激光快速成形過程數(shù)值模擬

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【摘要】：激光快速成形技術(shù)是在快速原型技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合激光熔覆發(fā)展起來的自由成形技術(shù),但是激光快速成形TA15鈦合金其抗疲勞性能仍低于鈦合金鍛件,難以實(shí)現(xiàn)其在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用。本文將連續(xù)點(diǎn)式鍛壓與激光快速成形技術(shù)相結(jié)合,使激光成形鈦合金材料非平衡快速凝固組織由表及里發(fā)生劇烈塑性冷變形,之后通過再結(jié)晶熱處理,實(shí)現(xiàn)激光快速成形鈦合金材料非平衡凝固組織向鍛造組織轉(zhuǎn)變。因此,對連續(xù)點(diǎn)式鍛壓激光快速成形過程溫度場與應(yīng)力場分布特點(diǎn)的研究,在顯微組織分析、工藝參數(shù)優(yōu)化中具有重要意義。本文通過對激光快速成形過程中溫度場與應(yīng)力場的有限元模擬,得出激光功率與熔池半徑和熔池深度的關(guān)系,以及在不同工藝參數(shù)下,溫度場的變化規(guī)律。同時(shí),對熔覆層和基板的受力情況進(jìn)行研究,并指出激光功率、掃描速度、光斑直徑對熱應(yīng)力的影響。在激光快速成形薄壁板件的基礎(chǔ)上,對熔覆層進(jìn)行點(diǎn)式鍛壓模擬,探究連續(xù)點(diǎn)式鍛壓塑性變形區(qū)的深度與激光重熔的深度的大小,通過對熔覆層中等效應(yīng)力和等效應(yīng)變的分析,根據(jù)塑性變形區(qū)中變形程度的不同,將變形區(qū)分為微小變形區(qū)、較大變形區(qū)、大變形區(qū)。利用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察各個(gè)變形區(qū)內(nèi)顯微組織中α相等軸化程度,并與激光沉積態(tài)TA15鈦合金組織進(jìn)行對比,采用實(shí)驗(yàn)的方式探究各個(gè)變形區(qū)中顯微硬度分布特點(diǎn)與拉伸力學(xué)性能,在此基礎(chǔ)上,通過改變壓下量的大小,建立壓下量與顯微硬度和拉伸力學(xué)性能的關(guān)系,驗(yàn)證模擬的正確性。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)點(diǎn)式鍛壓 激光快速成形 溫度場 應(yīng)力場 工藝參數(shù) 變形區(qū) 壓下量
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG319;TG665
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 激光快速成形技術(shù)10-15
• 1.2.1 快速成形技術(shù)原理和特點(diǎn)11-12
• 1.2.2 激光成形技術(shù)在TA15鈦合金結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用進(jìn)展12-13
• 1.2.3 激光快速成形鈦合金存在的缺陷13-15
• 1.3 激光快速成形溫度場有限元分析的發(fā)展概況15-16
• 1.4 激光快速成形應(yīng)力場有限元分析的發(fā)展概況16-18
• 1.5 鍛壓過程中有限元分析的發(fā)展概況18
• 1.6 本文研究的意義和內(nèi)容18-20
• 1.6.1 本文研究的意義18-19
• 1.6.2 本文主要內(nèi)容19-20
• 第2章 有限元模型的建立20-31
• 2.1 引言20-21
• 2.1.1 模型方法的選擇20
• 2.1.2 模型的條件假設(shè)20-21
• 2.2 物理模型的建立21-24
• 2.2.1 確定單元類型21
• 2.2.2 TA15鈦合金的相關(guān)參數(shù)21-22
• 2.2.3 建立模型與網(wǎng)格劃分22-23
• 2.2.4 生死單元技術(shù)的應(yīng)用23-24
• 2.3 三種基本熱傳遞方式24-25
• 2.4 彈塑性理論基礎(chǔ)25-30
• 2.4.1 屈服準(zhǔn)則25-29
• 2.4.2 流動準(zhǔn)則29
• 2.4.3 強(qiáng)化準(zhǔn)則29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 激光快速成形溫度場數(shù)值模擬31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 激光快速成形熔池溫度場數(shù)值模擬31-36
• 3.2.1 熔池溫度場模擬結(jié)果分析31-34
• 3.2.2 激光功率對熔池溫度場的影響34-35
• 3.2.3 熔池溫度場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證35-36
• 3.3 激光快速成形薄壁板件溫度場數(shù)值模擬36-41
• 3.3.1 各熔覆層之間溫度場的影響37-39
• 3.3.2 工藝參數(shù)對溫度場的影響39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 激光快速成形應(yīng)力場數(shù)值模擬42-49
• 4.1 引言42
• 4.2 鈦合金薄壁板件熱應(yīng)力場邊界條件的確定42-43
• 4.3 激光快速成形薄壁板件應(yīng)力場數(shù)值模擬43-48
• 4.3.1 單層熔覆過程應(yīng)力狀態(tài)分析43-44
• 4.3.2 多層熔覆過程應(yīng)力狀態(tài)分析44-45
• 4.3.3 工藝參數(shù)對應(yīng)力場的影響45-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 連續(xù)點(diǎn)式鍛壓數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49-66
• 5.1 引言49
• 5.2 連續(xù)點(diǎn)式鍛壓應(yīng)力場模擬結(jié)果分析49-57
• 5.2.1 點(diǎn)式鍛壓塑性變形區(qū)深度分析49-51
• 5.2.2 點(diǎn)式鍛壓塑性變形區(qū)應(yīng)力場分析51-52
• 5.2.3 壓下量對塑性變形區(qū)的影響52-54
• 5.2.4 累積變形對塑性變形區(qū)的影響54-57
• 5.3 模擬結(jié)果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證57-65
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)材料57-58
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)方法58-59
• 5.3.3 金相顯微組織59-61
• 5.3.4 顯微硬度測量61-62
• 5.3.5 力學(xué)性能62-63
• 5.3.6 壓下量對顯微硬度的影響63-64
• 5.3.7 壓下量對力學(xué)性能的影響64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果72-73
• 致謝73

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