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沉积路径对激光增材制造结构件残余应力的影响

论文摘要

以H13工具钢粉末为原材料,使用激光金属沉积技术快速成形薄壁结构件.采用Fluent开发气体/金属粉末流计算流体动力学（CFD）模型,分析强制对流热损失参数.建立沉积过程热流本构方程,采用生死单元技术模拟金属沉积,基于APDL语言进行编译加载,实现激光金属沉积3D热-力顺序耦合有限元模拟.分析沉积路径对薄壁结构热分布和残余应力场分布不同模式的影响.结果表明:直壁结构拐角局部存在超过工件拉伸强度的残余拉应力,从而导致裂纹生成;与单向沉积路径不同,之字形沉积路径在沉积层中诱导不同符号的残余切应力;单向沉积壁温度梯度相对较低,其残余应力略低于之字形沉积壁,但成形结构件的整体质量较低;残余应力计算结果与实验测量值相吻合,可为特定零件几何形状沉积提供参考.

论文目录

  • 1 激光沉积过程有限元模拟
  •   1.1 热流本构方程建立
  •   1.2 热-力顺序耦合有限元模型
  • 2 沉积模拟结果及分析
  •   2.1 温度场分布
  •   2.2 应力场分析
  • 3 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张义福,张华,朱政强,苏展展

    关键词: 工具钢,激光金属沉积,热流本构方程,热力顺序耦合有限元,残余应力场

    来源: 上海交通大学学报 2019年12期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 金属学及金属工艺

    单位: 南昌大学机电工程学院,九江学院机械与材料工程学院

    基金: 国家自然科学基金委员会-中国科学院天文联合基金(U1731118),江西省轻质高强结构材料重点实验室开放基金(20171BCD40003)资助项目

    分类号: TG665

    DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.12.012

    页码: 1488-1494

    总页数: 7

    文件大小: 3542K

    下载量: 205

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/af0e002c7822b3848bf0b5ff.html