激光快速成形金属薄壁零件的三维瞬态温度场数值模拟

利用ANSYS有限元软件中的‘生死单元’技术，建立了与激光快速成形过程一致的三维瞬态薄壁零件温度场计算模型。通过该计算模型，可以掌握成形过程中薄壁零件温度场随时间的变化规律。计算结果表明，金属薄壁零件中，与x方向温度梯度相比，y方向温度梯度占绝对优势，因此在薄壁零件冷却过程中，热量散失主要方向为y方向。激光功率越高，y方向温度梯度也越大，因此形成的枝晶组织就越细长。     

激光直接快速成形金属零件的研究进展

综述了国内外激光直接快速成形金属零件的研究现状,重点介绍了该技术的成形机理、粉末送给方式和成形工艺的进展,提出了该技术存在的主要问题.     

焊接快速成形金属零件的残余应力与变形

总结了焊接快速成形过程中成形精度的重要影响因素;分析了焊接快速成形零件的残余应力及变形的产生原因及残余应力的分布状态;归纳了目前降低残余应力及控制变形的方法及措施,并对解决焊接快速成形中的变形问题提出建议.     

激光立体成形高性能金属零件研究进展

激光立体成形技术是从20世纪80年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造,也可应用于具有较复杂形状和较大体积制造缺陷、误加工损伤或服役损伤零件的修复。主要围绕激光立体成形技术在追逐高力学性能方面的研究工作,综述了激光立体成形研究和应用的主要进展情况。对多种合金的大量研究工作表明：激光立体成形金属零件的综合力学性能同锻件相当,导致这样优越的力学性能的主要原因在于其材料组织致密、细小、均匀,可以通过优化成形工艺和热处理工艺而获得基本上没有冶金缺陷的状态。激光立体成形技术的主要应用对象是兼顾高性能和复杂结构的金属零件的制造和修复。实现高性能修复是激光立体成形技术最近的一个引人注目的研究进展,修复零件的力学性能可以仅在简单的退火热处理状态下即达到锻件力学性能标准,这使得过去认为不可修复的高性能重要金属零件具备了现实的修复技术途径,这必将是激光立体成形技术最有前景的应用方向之一。     

激光快速成形技术

激光快速成形技术西安工业技术交流站（陕西西安７１００８２）宋皓许宏武西安交通大学储家佑１引言快速成形技术（ＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ简称ＲＰ），由于能大幅度缩短新产品开发周期，降低设计风险，因而自８０年代末以来，迅速席卷各工业发达国家。目前已广...     

激光快速成形过程中残余应力分布的实验研究

以基材为1Cr18Ni9Ti不锈钢，熔覆材料为Ni20自熔合金粉末，采用激光快速成形制取试件，并用小孔法对成形试件中残余应力的分布特性进行了实验研究。结果表明，成形试件中的残余应力整体水平较低，属于低残余应力。靠近基材处熔覆金属承受1个与光束扫描方向平行的压应力，随着熔覆层数的增加，压应力值逐渐减小并转变为拉伸应力，同时应力值呈增加趋势，与此相比，与光束扫描方向垂直的应力值相对较小。     

激光直接快速成形金属零件机理及特征的理论研究

分析了双组元金属粉末的激光直接快速成形金属零件的机理,阐述了烧结成形过程中的一些基本特征,主要包括翘曲变形、球化效应和裂纹.从理论上讨论了激光参数、工艺参数、材料特性、烧结气氛等对成形件质量的影响.     

金属材料激光快速成形的研究进展

激光快速成形技术以其特有的技术优势,已经成为金属材料快速成形的研究热点.叙述了金属材料激光快速成形在国内外的发展概况,表明在国外激光快速成形金属材料在理论、工艺及制造方面已经取得了非常显著的成果,其制造的结构件已经在航空航天领域取得了重要应用,而该技术在国内仍处于理论研究和试制阶段；介绍了激光快速成形钛合金和高温合金的研究现状,表明国内对钛合金的激光快速成形已进行了较为系统的研究,取得了一些重要成果,制作了典型结构件,对高温合金,裂纹是其激光成形技术的关键问题；对激光快速成形的发展进行了展望.     

激光成形修复Ti-6Al-4V钛合金零件的组织与性能

分析了激光成形修复Ti-6Al-4V合金的组织特点,并考察了退火处理对修复区组织及修复件性能的影响.激光修复件的微观组织由修复基体所具有的等轴α+层状α+β双态组织经热影响区连续转变为晶内分布魏氏α+β的外廷生长的粗大柱状晶组织.激光修复件的静载拉伸性能达到锻件标准.经退火处理后,修复区中α板条有粗化趋势,修复件的综合力学性能得到一定改善,塑性有所提高.经采用退火+喷丸处理,修复件的低周疲劳性能达到与锻件相当.     

激光选择性烧结金属粉末快速成形的研究

描述了激光选择性烧结金属粉末快速成形设备的粉末供给和铺平压实系统及动作，探讨了烧结过程参数对烧结质量的影响，粘结剂含量、孔隙率和缺陷尺寸与烧结件压缩强度之间的关系，并指出影响激光选择性烧结的重要因素是烧结粉末的特性、激光参数的设置等。     

基于有限元分析的铝合金薄壁铸件变形研究

以轿车换挡器薄壁支架为研究对象,分析了出模温度对薄壁铸件变形的影响。通过有限元软件ABAQUS模拟软件仿真了支架在400、350和300℃三种不同出模温度下自然冷却的过程,分析了支架在这三种不同出模温度下应力分布及变形情况。通过分析可知,三种出模温度下应力主要集中在支架4条支撑腿和筋板处,而且变形量较大位置主要在支架四条支撑腿。随着出模温度降低,支架4条支撑腿位置应力峰值在降低,变形量不断减小。因此,合适出模温度对于减少薄壁铸件的变形是有益的。     

深孔薄壁件正挤压凹模的有限元分析

针对用于深孔薄壁件挤压的典型正挤压凹模,在不作厚壁圆筒简化并施加非均布载荷的情况下,采用有限元法进行受力和变形情况的分析,计算结果更接近于实际,并进而得到组合凹模配合面过盈量、切向应力和预紧圈外径的关系图.利用此关系可以方便地选取外模圈尺寸和相应的内外模圈配合面的过盈量,为实现组合凹模的设计提供更加精确的设计依据,在实际生产中有较好的应用价值.     

护环液压胀形时的有限元分析

采用弹塑性有限元分析的方法 ,分析了护环在外补液胀形过程中各个力参数对护环成型形状的影响。     

V型弯曲件回弹规律的有限元分析

以V型件弯曲和回弹过程为分析研究对象，通过对V型件弯曲及回弹过程的有限元数值模拟，分析获得了成形参数对V型件弯曲回弹的影响规律。结果表明：回弹角随弯曲角及材料的硬化系数的增大而增大，随材料的变形程度及硬化指数的增大而减小。     

SLM激光单道扫描成型纯钨薄壁件的研究

本文通过选区激光熔化技术激光单道扫描成型了纯钨薄壁件,通过二维影像仪和光学显微镜分别测量了成型薄壁壁厚和熔化道宽度,研究了激光功率和扫描速率对成型纯钨薄壁壁厚和熔化道宽度的影响。通过光学显微镜观察了成型薄壁表面2D和3D形貌。通过扫描电镜观察了成型薄壁侧面粘粉情况,并分析了粘粉的原因。研究结果表明,成型薄壁壁厚要大于熔化道宽度;随着激光功率的增大,薄壁壁厚和熔化道宽度逐渐增大,薄壁表面逐渐变得平坦;随着扫描速率的增大,薄壁壁厚和熔化道宽度逐渐减小,熔化道由扭曲变得平直再变得扭曲,熔化道高度方向上的高度差先减小后增大;纯钨薄壁由完全熔化区、球化区、半熔化区和未熔化区四部分组成。     

Yx形液压密封圈温度场有限元分析

应用超弹性理论和传热学原理,分析橡胶密封圈摩擦生热和机械滞后生热的机制;采用有限元法对Yx形液压密封圈热结构耦合场进行模拟,得到密封圈的温度场分布,研究工作参数对温升的影响及规律。结果表明:摩擦生热主要使密封圈与活塞杆接触部分温度升高,机械滞后生热使密封圈中心部分温度较高,其温升明显高于摩擦引起的温升,两种热源作用下,密封圈有很高的温度场;对于相同橡胶材料,油压、相对滑动速度以及油温的增大,均使密封圈温升明显增加。因此工作中限制工作压力和相对滑动速度以及提供较好的散热条件,对降低密封圈温升、提高密封性能和使用寿命有利。所建立的模型为定量分析各类密封圈温度场提供了研究基础和方法。     

多轴压缩坯料变形的有限元分析

采用刚塑性有限元法研究了多轴压缩过程中的坯料变形行为、等效应变大小、分布以及损伤值.结果表明,压缩载荷随压缩行程增加而迅速增加,随压缩次数的增加,每次压缩时的最大压缩载荷不断增加,但增加的幅度下降.损伤值随压缩次数的增加而增加,最大损伤值出现在与坯料最长轴向垂直的外侧鼓形处.多次压缩后,坯料内部等效应变分布呈环状,中心部位最大,表面最小.随压缩次数的增加,整个坯料内部累积的节点平均等效应变呈线性增加,但其标准差不断增加,说明等效应变分布的不均匀性增加.     

高铬耐磨铸铁件空冷过程温度场的有限元分析

利用有限元软件模拟计算了抛丸机护板淬火空冷过程中温度场的变化,计算时考虑了非线性的材料比热容、热导率的影响。结果显示,在空冷过程中护板各部温度分布不同,平板边缘降温速率大于其他部位,在护板不同部位存在温度差。研究结果有助于抛丸机护板热处理工艺的制订及淬火应力的分析。     

多道次激光熔覆温度场与应力场有限元分析

利用ANSYS软件,基于遗传算法和神经网络对多道激光熔覆温度场和应力场进行有限元分析,发现多道熔覆过程中,温度场椭圆偏向已形成熔覆层的一侧;多道熔覆前面道次的熔覆相当于对后续的熔覆有预热作用;熔覆层纵向应力最大,横向应力次之,厚度方向应力最小;而熔覆层中心一直处于拉应力状态;纵向拉应力高出横向和厚度方向应力几倍,并且在熔覆层与基体结合区域达到最高值。因此推断横向裂纹是最主要的裂纹形式,而且熔覆层心部或与基体结合区是裂纹高发区,这与试验结果相吻合。     

基于ANSYS APDL语言的零件参数化有限元分析

对于系列化产品,可以借助参数化设计的思想,将参数化设计与有限元分析相结合,实现复杂模型的结构参数调整,自动生成实体模型并完成有限元分析,以优化产品结构,缩短设计周期.有限元分析软件ANSYS提供的参数化设计语言(APDL)用建立智能分析的方法,为零件进行参数化有限元分析提供了有力工具.文章介绍了采用APDL进行参数化有限元分析的实施步骤,并以圆柱弹簧为例,详细阐述了这一过程的实现.结果表明,这种方法可以减少重复工作,提高工作效率.