熔滴沉積增材制造技術(shù)是一種新型快速成型技術(shù)，其原理是對均勻帶電熔滴實行選擇性帶電和偏轉(zhuǎn)，控制熔滴在基板上準(zhǔn)確定位，逐點逐層堆積，成形出復(fù)雜的幾何造型。該技術(shù)與傳統(tǒng)快速成型技術(shù)相比具有成形材料熔點高、加工成本低、制件性能好等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。熔滴變形情況直接影響零件的成形以及成形精度，所以對熔滴的形態(tài)變化進行精確控制是該工藝的關(guān)鍵和難點。然而，由于影響熔滴形態(tài)的因素眾多，只有合理選擇各參數(shù)，才能獲得滿足要求的可控熔滴。 本文首先對熔滴變形過程進行了分析，根據(jù)計算流體力學(xué)控制方程建立了熔滴沉積的理論模型。使用VOF方法對熔滴的自由表面進行跟蹤和修正，使用焓-多孔介質(zhì)的方法對熔滴內(nèi)部凝固層的變化進行追蹤。采用有限體積法，借助流體計算軟件FLUENT，結(jié)合建立好的熔滴沉積理論模型，通過數(shù)值計算成功的模擬了熔滴碰撞和凝固的過程。 通過模擬得到可視化結(jié)果，分析不同溫度、速度和熱阻等參數(shù)對熔滴沉積的影響。流場和溫度場相互影響，它們共同決定了熔滴碰撞形態(tài)和凝固層的變化。提出了半凝固的概念，以此為臨界點，液相率過高會使熔滴發(fā)生坍塌現(xiàn)象，反之在層間會出現(xiàn)冷隔、空隙等缺陷。計算得到半...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1一1熔滴沉積增材制造技術(shù)原理圖

熔滴沉積增材制造技術(shù)首先由美國麻省理工學(xué)院(Ml勸和加州大學(xué)(ucI)在20世紀(jì)九十年代初提出，是將噴墨打印技術(shù)的思想應(yīng)用到制造領(lǐng)域而開發(fā)的一種新型快速成形技術(shù)。其基本原理如圖1一1:對增禍加熱使其內(nèi)部的材料熔化，同時在上面通入惰性氣體對熔融液體加壓，使液體從增禍底部的噴嘴噴出形....

圖3一1有限體積法的節(jié)點網(wǎng)格和控制容積

量值近似描述微分方程中各項所表示的數(shù)學(xué)關(guān)系。假設(shè)整個區(qū)域都劃分為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，且所有網(wǎng)格大小一致，每個節(jié)點的控制容積體積和網(wǎng)格體積(所有相鄰節(jié)點相連所圍成的體積)相等。圖3一1是一個二維網(wǎng)格節(jié)點及其控制體積的示意圖，實心圓點表示節(jié)點，實線表示由節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)格，節(jié)點周圍虛線圍成的封閉區(qū)....

圖3一6區(qū)域內(nèi)部運動邊界圖

(2)區(qū)域內(nèi)部的運動邊界條件計算區(qū)域內(nèi)部運動邊界隨著熔滴形態(tài)變化和溫度變化會發(fā)生復(fù)雜的變化，各種運動邊界如圖3一6。在熔滴沉積的初始狀態(tài)和中間狀態(tài)都存在有液一氣邊界①，即自由表面，通過VOF方法指定不同的流體體積分?jǐn)?shù)進行區(qū)別，在邊界①上熔滴與大氣發(fā)生以對流為主的熱傳遞。隨著熔滴溫....

圖4一2熔融鎳滴與玻璃基板碰撞形成的扁平粒子

得到的壓強分布如圖4一3，圖中壓強值是相對壓強。為了和后面章節(jié)中有關(guān)與時間變化的分析統(tǒng)一起來，取熔滴與基板碰撞瞬間的時間節(jié)點為0，以此節(jié)點往前的時間取為負(fù)值。從圖可以看出，壓強值最大的地方位于熔滴中心的下方最先與基板接觸處;熔滴與基板

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