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《激光粉末沉積溫度場和應(yīng)力場的有限元數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、IE塞鑾通太堂亟±堂焦監(jiān)室主塞煎噩中文摘要摘要：激光維修是基于激光粉末沉積的先進修復(fù)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是激光維修產(chǎn)生的應(yīng)力和變形仍是高精度維修的主要障礙。對激光粉末沉積的溫度場和應(yīng)力場進行有限元數(shù)值模擬，分析沉積材料和工藝因素的影響，有效地控制應(yīng)力和變形，對于促進激光維修技術(shù)的工程應(yīng)用具有重要意義。本文以ANSYS有限元軟件作為分析手段，對激光粉末沉積的溫度場和應(yīng)力場進行了動態(tài)數(shù)值模擬。采用移動高斯熱源模型，綜合考慮傳導(dǎo)、對流、輻射換熱和相變潛熱的影響，以及采用“生死”單元方法，較好地實現(xiàn)了激光粉末沉積過程溫度場和應(yīng)力場的
2、有限元模擬。以重載車輛發(fā)動機齒輪軸材料38CrSi作為基體，分別對Ni．Cr-B—Si、Co·CroW、Fe．Mn合金三種沉積材料和不同激光功率、掃描速度及光斑直徑下的激光粉末沉積過程進行了有限元數(shù)值模擬，得到了激光粉末沉積溫度場和應(yīng)力場隨粉末材料和工藝參數(shù)的變化規(guī)律，分析了溫度場和應(yīng)力場的變化機理，對模擬結(jié)果進行了實驗驗證。隨著激光功率增大、掃描速度提高和光斑直徑減小，溫度梯度變大，殘余應(yīng)力增大，其中光斑直徑對溫度場和應(yīng)力場的影響最為強烈。激光粉末沉積有限元數(shù)值模擬的殘余應(yīng)力及其分布與實際測量結(jié)果基本相符，有限元數(shù)值模擬可以較好地
3、反映激光粉末沉積溫度場和應(yīng)力場的變化和分布規(guī)律。關(guān)鍵詞：激光粉末沉積；溫度場；應(yīng)力場；有限元分析；數(shù)值模擬分類號：TN249；0242．21韭哀交煎太坐亟±堂焦j金塞△旦§衛(wèi)墜￡IABSTRACTABSTRACT：Laserrepairbasedonlaserpowderdepositionbelongstoadvancedrepairtechnology．Ithasextensiveapplicableprospect．Butthestressanddistortionproducedinthelaserrepairprocess
4、hampersits印plicadotl，especiallyinthehighprecisionrepairSoitisimportanttoresearchthethermalfieldandstressfieldoflaserpowderdepositionandanalyzeinfluenceofthepowdermaterialsandprocessingfactorsinordertocontrolanddecreRsethestressanddistortion．Inthisthesisthethermalfielda
5、ndStrel3SfieldoflaserpowderdepositionweredynamicallysimulatedbyANSYSfiniteelementsoftware．Inthemodel，themo“ngGuassthermalsourcewasadopted．Theinfluenceofheattransfer,convection,radiationandphasetransformationheatwasconsideredcomprehensively．Thepowderadditionwassimulated
6、bykillingandactivatingelement．Asaresult,thefiniteelememsimulationofthermalfieldandstressfieldoflaserpowderdepositionWaswellrealized．38CrSisteelWasusedassubstratematerial．Ni—Cr-B—Si，Co·Cr-WandFe—Mnalloypowdersweredeposited．LaserpowderdepositionprocessWassimulatedunderth
7、evariouslaserpower,scanningvelocityandbeamdiameter．ThevariationofthethermalfieldandstressfieldwitllthepowdermaterialsandprocessingparametersWasobtained．Themechanismofthethermalfieldandstressfieldvariationswaganalyzed．ThesimulatedresultswaspmvedbyXdiffractionexperiments
8、．Withtheincreasedlaserpower,increasedscanningvelocityanddecreasedbeamdiameter,thetemperaturegradientwasincreasedandth
