同轴送粉激光增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金应力场数值模拟

采用Ansys软件建立了同轴送粉激光增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金的有限元模型，对该模型进行了试验验证，模拟分析了不同激光功率和扫描速度单层单道成形过程中的温度场和应力场。结果表明，模拟得到的应力与试验结果误差约为5.2%,验证了模型的准确性。激光成形过程中，激光作用产生“端部效应”,熔池前端的温度梯度大，后端的温度梯度小。随着激光功率的增加和扫描速度减小，熔池温度增加，激光功率的影响更加显著。随着激光功率与扫描速度的增加，沉积层的三向应力也随之增大，最大Von mises等效应力与垂直于扫描方向的应力σ_y呈“W”形分布，沿扫描方向的应力σ_x先增大后减小，且σ_x>σ_y。当沉积层冷却至室温时，其表面残余应力主要为拉应力，且沉积层中部位置的残余应力高于边缘位置的残余应力。