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《等離子熔射涂層導(dǎo)熱性能的數(shù)值模擬》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第22卷第2期機(jī)械科學(xué)與技術(shù)Vo1．22No．22003年3月MECHANICAISCIENCEANDTECHN0I0GYMarch2003文章編號(hào)：1003—8728(2003)02—0265—03等離子熔射涂層導(dǎo)熱性能的數(shù)值模擬王桂蘭，陳衍祥，張海鷗(華中科技大學(xué)塑性成形模擬及模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430074)王桂蘭摘要：等離子熔射快速制模中，由于熔射工藝本身的特點(diǎn)，熔射涂層具有一定的孔隙。本文中，作者采用基于元胞(UnitCel1)的有限元數(shù)值方法，直
2、接計(jì)算涂層宏觀等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與細(xì)觀球形多孔結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，計(jì)算了不同孔隙率下材料等效熱傳導(dǎo)系數(shù)的變化。并與基于勻質(zhì)化理論(HomogenizationTheory)和多孔材料理論計(jì)算公式得到的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)作了對(duì)比，分析了計(jì)算結(jié)果。這對(duì)于找到影響熔射層質(zhì)量的基本規(guī)律，為熔射快速制模工藝參數(shù)的合理設(shè)計(jì)和熔射質(zhì)量的診斷分析提供了科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：快速制模；涂層；多孔材料；熱傳導(dǎo)系數(shù)；數(shù)值模擬；有限元法；勻質(zhì)化理論中圖分類號(hào)：TG76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A。NumericalSimulationoftheThermalConduc
3、tivityofPlasmaSprayedCoatingWANGGui-lan·CHENYan—xiang，ZHANGHai—OU。(StateKeyIaboratoryofPlasticFormingSimulationandDie,MoldTechnology．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074)Abstract：Inrapidplasmaspraytooling(RPST)，thereareporesintheplasmasprayedc
4、oatingthatcannotbeavoidedbecauseofthesprayingprocessitself．Inthispaper，wecalculatedtherelationshipbetweenthemacroel-fectivethermalconductivity(ETC)ofplasmasprayedcoatingandthemesosphericalporestructure．ETCsofstructureswithdifferentporosityhavebeencalculated．W
5、ealsocomparedtheresultswiththatcalculatedbythehomogenizationtheoryaswellasbythetheoreticalformulas．Theresultshavebeenanalyzed．Allthiscanhelptofindthebasicrulesaffectingthequalityofplasmasprayedcoating，andtoprovidescientificfoundationsthatcanhelptooptimizethep
6、arametersofRPSTprocessanddiagnosethequalityofcoating．Keywords：Rapidtooling；Coating；Porousmaterial；Thermalconductivity；Numericalsimulation；Finiteelementmethod；Homogenizationtheory符號(hào)說明：一元胞基體熱傳導(dǎo)系數(shù)；一元胞夾雜熱傳導(dǎo)系數(shù)；一等效熱傳導(dǎo)系數(shù)；戶一孔隙率g一熱流量，q。一恒定熱流量值；一平均熱流量；△丁一元胞非絕熱表面溫差；丁一溫度
7、；T，Tz一恒定溫度值。等離子熔射快速制模法可在不受基材尺寸大小、熔射的理論及計(jì)算公式，常用的有Maxwell、Russel、Eucken、材料等限制下由快速原型或天然素材原型通過復(fù)制得到用Davis等模型Is．。目前已有的研究方法可以歸為兩大類：于大批量生產(chǎn)的模具產(chǎn)品，受到人們的廣泛關(guān)注Ll]。在實(shí)一類分析確定等效熱傳導(dǎo)系數(shù)的上下界；另一類采用元胞際情況中，由于熔射工藝本身的特點(diǎn)使涂層具有一定的孔(UnitCell，UC)模型通過理論推導(dǎo)或數(shù)值方法直接得到等隙，約1～1O％(依具體工藝、材料參數(shù)而定)[3“]。
8、涂層內(nèi)效熱傳導(dǎo)系數(shù)L7]。部孔隙的存在使得其導(dǎo)熱性能產(chǎn)生較大改變，這種變化與本文中我們從數(shù)值計(jì)算的角度出發(fā)，采用基于元胞?？紫兜拇笮?、形狀、分布以及基體材料的導(dǎo)熱性能等有很大型的有限元數(shù)值方法直接計(jì)算涂層宏觀等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與的關(guān)系，并且直接影響到涂層成形性與最終模具的質(zhì)量。細(xì)觀球形多孔結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，結(jié)合多孔材料理論公式，基于勻?qū)τ诙嗫撞牧系膶?dǎo)熱性能預(yù)測(cè)，已經(jīng)建立了一些相應(yīng)質(zhì)
