红外激光烧结瞬态温度场的模拟和测量

针对在利用红外激光烧结快速成型的过程中瞬态温度场直接影响成型质量的问题.在充分考虑热物性参数的变化和材料固、液态间的转化的实际情况下,采用有限元方法,利用ANSYS软件对CO2红外激光束与Al2O3覆膜陶瓷粉末的瞬态温度场进行了三维数值模拟.利用高速CCD成像测温系统对瞬态烧结温度进行了测量,实现了烧结瞬态温度场的三维...     

基于ANSYS的异种材料堆焊温度场动态模拟

针对大多数堆焊温度场的数值模拟都是应用于同种材料的现状,对异种材料的堆焊温度场进行了研究.建立适当的有限元模型,对异种材料堆焊过程中温度场的瞬态变化进行了动态模拟.利用三维有限元网格划分技术,对工件进行网格划分,并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成,为缩短焊接过程数值模拟创造了条件.在此基础上,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现施加移动焊接热源,得到了异种材料温度场的分布规律.计算结果与焊接温度测试结果很接近,表明该计算方法能够准确地计算焊接温度场,是一种实用的工程计算方法.     

板料激光加热三维瞬态温度场的数值模拟

考虑了对流、辐射以及材料的热物性与温度的相关性，建立了板料激光加热时三维瞬态温度场的数学模型，用小步距间歇跳跃式移动光源来代替激光束的连续扫描，对该温度场进行了非线性有限元数值模拟，并将模拟结果与其它模型的结果进行了比较，为进一步定量分析板料的热变形提供了依据。     

碳/酚醛复合材料烧蚀过程热应力分析

为了评价防热材料的烧蚀性能,利用有限元软件ANSYS对碳/酚醛复合材料烧蚀过程中热应力的分布与演化规律进行了数值模拟.计算了恒定热流边界条件下材料的瞬态温度场和热应力场,采用蔡-希尔准则对材料热解区进行了破坏分析.数值计算结果与试验测试及图像分析结果的比较表明,随烧蚀过程的进行,材料热影响深度逐渐增大,温度梯度减小;材料热解区存在因热膨胀引起的热应力峰值,并随烧蚀过程逐渐后移,热应力是导致材料裂纹产生并扩展的主要原因.     

激光加工聚合物微流控芯片暂态烧蚀模型研究

为了预测激光直写加工聚合物微流控芯片三维微流道外形，提出了三维烧蚀加工的解析模型.在CO2激光加工聚合物原理基础上，根据传热学原理和烧蚀面能量守恒原理，建立了激光加工三维暂态烧蚀模型.根据在微元控制面上热传导只发生在表面法向，并且激光加工在瞬时达到准稳态，将三维暂态偏微分方程转化为一维常微分方程.基于烧蚀面上的温度始终保持为降解温度，求出关于激光功率、扫描速度和材料热物理系数的微流道外形函数解，并用聚甲基丙烯酸甲酯进行了实验验证.实验结果表明，由解析模型得到的理论值与实验数据吻合很好，该模型的理论推导是符合实际加工实践的.     

0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场的数值仿真

基于有限元软件SYSWELD对不锈钢0Cr18Ni9平板TIG焊的温度场进行三维动态模拟,得出了瞬态温度场分布图和特征点的热循环曲线,同时也得出了焊缝上任一点的温度变化与相变的关系.与文献资料比较表明,所建立的数值模拟仿真模型可以较好的模拟焊接温度场,为研究焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据.     

脉冲激光加工连杆裂解槽数值仿真

建立了YAG脉冲激光加工裂解槽三维瞬态温度场有限元模型,并对热源加载形式、离焦量、材料热物理性能参数、单元生死等技术问题进行了分析。对激光在C70S6高碳微合金非调质钢上移动切割裂解槽进行了数值模拟,得到不同切割参数下槽深、槽宽及温度场,总结出光斑直径、激光功率、脉宽、加工速度等参数对裂解槽加工的影响规律。将数值分析结果与激光切槽试验进行了对比,对激光加工裂解槽工艺参数的选择提出了建议。     

电厂温排水受纳水域传热与流动的数值计算

本文建立了一个瞬态、不可压、自由表面、非线性的三维远区数学模型,预测电厂温排水受纳水域的流场与温度场.并以辽西(高岭)电厂为例,进行数值模拟计算,给出计算域的流场矢量图及温度场的等温线分布图.     

水雾化铁粉的DMLS温度场模拟及实验研究

金属粉末激光直接烧结(DMLS)成型技术,是快速成型技术之一,主要原理是利用高功率激光,直接逐层按零件截面形状将金属粉末熔化再凝结成三维实体,这也是实现快速制造的一种最有潜力的技术。DMLS过程中金属粉末不断被高能激光熔化再凝固,势必在制件的各部位形成不同的温度,制件的温度场分布直接影响成型的质量,而DMLS过程的温度场分布又难以进行有效的实际测量,有限元模拟和实验验证相结合是一种较为有效的方法。模拟和实验的结果较为一致,说明有限元模拟能够有效预测DMLS温度场分布。     

高强度钢板热成形三维温度场数值模拟分析

基于三维温度场有限元理论,考虑高强度钢板实际热成形过程中板料和水冷模具的温度边界条件,开发了用于热成形的KMAS_HF(King mesh analysis system_Hot forming)温度场分析模块,其中分别采用壳体单元和三维四面体单元模拟板料和模具温度场,将板料相变潜热释放引入温度场分析过程中。以典型U型试件为例,对其热成形过程进行数值模拟分析,并与实际试验进行对比研究。结果表明:板料与三维实体模具温度变化的数值模拟结果与试验结果一致,该模块对于热成形温度场分析预测具有重要指导意义。     

钢板激光多次扫描弯曲成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC．Marc，建立了中厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程的三维弹塑性非线性热力耦合有限元模型．计算了整个激光弯曲成形过程中温度场、应力场和位移场的分布．实时测量了板材自由端一点位移和下表面三点温度随时间的变化．计算结果和实验结果吻合较好．用建立的模型分析了多次扫描过程中随扫描次数增加弯曲增量逐渐减小的原因．为激光弯曲成形工艺的实际应用奠定了理论基础．     

Numerical Simulation of Multi-track and Multi-layer Temperature Field on Laser Direct Metal Shaping

To improve the mechanical properties of the parts fabricated by Laser Direct Metal Shaping (LDMS), it is of great significance to understand the distribution regularities of transient temperature field during LDMS process. Based on the "element birth and death" technique of finite element method, a three-dimensional multi-track and multi-layer model for the transient temperature field analysis of LDMS is developed by ANSYS Parametric Design Language (APDL) for the first time. In the fabricated model, X-direction parallel reciprocating scanning paths is introduced. Using the same process parameters, the simulation results show good agreement with the microstructure features of samples which fabricated by LDMS.     

区间参数鼓式制动器简化模型的瞬态温度场数值分析

依据传热学理论和鼓式制动器的结构特点,建立了制动鼓瞬态温度场数值模拟的有限元计算模型。考虑鼓式制动器导热中物理参数和边界条件的有界不确定性,将其参数和边界条件均视为区间变量。在有限元离散和时间差分方法基础上,将区间有限元分析同摄动方法相结合,导出了有界不确定性参数瞬态温度场响应上下界的摄动计算公式,获得了鼓式制动器结构的瞬态温度场响应的范围。计算结果说明了所提出方法的可行性和有效性。     

Three-dimensional finite element analysis of process-induced residual stress in resin transfer molding process

A three-dimensional finite element analysis of process-induced residual stress in resin transfer molding （RTM） process is presented. The finite element method （FEM） was employed to solve the coupled equations involved in the transient heat transfer and the cure kinetics of the resin, and the distributions of internal temperature and cure degree of the composite at any instant time were obtained. The self-consistent field micromechanics model was used to predict the cure-dependent mechanical properties of the composites. Thermal expansion and cure shrinkage were included in the analysis. The thermo-elastic mechanical governing equations were solved using the incremental stress-strain relationship based FEM and the residual stress development was predicted. The present results were validated by the comparisons with the pertinent literature. The numerical example of a half cylinder was presented. The results show that it is necessary to carry out the three-dimensional analysis due to the complex distributions of temperatures, cure degrees and process-induced stress for thick parts, which can be predicted at any point within composite structures in the present analysis.     

厚壁钢管热轧材冷却温度场的计算机模拟

通过对非稳态热传导过程的分析,依据传热学原理,建立了长厚壁钢管热轧后非稳态冷却温度场的数学模型,应用有限差分法得到长厚壁钢管节点温度的数值方程组.根据此方程组,用VC编制温度场模拟计算程序,实现计算机模拟,描绘了长厚壁钢管径向各节点冷却过程中的冷却曲线.     

Numerical Simulation of Transient Thermal Stress Field for Laser Metal Deposition Shaping

To decrease thermal stress during laser metal deposition shaping (LMDS) process, it is of great importance to learn the transient thermal stress distribution regularities. Based on the "element life and death" technique of finite element analysis (FEA), a three-dimensional multi-track and multi-layer numerical simulation model for LMDS is developed with ANSYS parametric design language (APDL) for the first time, in which long-edge parallel reciprocating scanning paths is introduced. Through the model, detailed simulations of thermal stress during whole metal cladding process are conducted, the generation and distribution regularities of thermal stress are also discussed in detail. Using the same process parameters, the simulation results show good agreement with the features of samples which fabricated by LMDS.     

基于人工神经网络的凸轮轴铸造过程数值模拟优化研究

在实测铸铁凸轮轴铸造温度场的基础上，研究了人工神经网络技术在铸造数值模拟优化中的应用。首先采用三维有限元方法模拟了凸轮轴充型凝固过程的温度分布。在温度场实测方案中，设计了7个热电偶测温点。通过实测数据与模拟数据的比较，确定有限元模拟的最大相对误差为4．54％，CPU时间为3200s。人工神经网络采用了基于自适应学习率一动量项的误差反向传播梯度下降算法，并以温度场实测数据及有限元模拟数据为样本，进行了充型凝固数值模拟的优化。神经网络优化处理后模拟的最大相对误差为1．98％，CPU时间为670s，从而在模拟精度和效率上均优于传统有限元法。在铸造过程模拟中引入神经网络优化具有良好的可行性。