激光焊接温度场数值模拟的研究现状

简单介绍了激光焊接技术,通过分析软件建立激光焊接模型进行有限元数值模拟,研究了激光焊接下的温度场分布,讨论了进行激光焊接温度场数值模拟中一些关键问题,并着重讨论了焊接热源的选取问题,同时指出了未来的研究方向。     

高速切削加工的三维数值模拟

运用有限元方法,借助计算机软件建立高速切削的三维有限元模型。模拟高速切削过程,对切削机理进行了研究分析,更真实的模拟了切削状态的变化过程,得到了切削力、切削温度的变化规律。仿真分析的结果对高速切削的切削参数和刀具的优化选择有重要的参考意义。     

覆膜陶瓷粉末激光烧结成形技术试验研究

介绍覆膜陶瓷粉末激光烧结成形技术的基本原理。利用变长线激光烧结快速成形机对覆膜陶瓷粉末进行了烧结成形试验,研究了激光功率、扫描速度、预热温度、激光线束长度等工艺参数对烧结成形性能的影响。     

激光快速成形数值模拟可视化人机对话系统设计

深入研究生死单元技术以及MSC.MARC的命令流文件后,开发了用于钛合金激光快速成形三维有限元模拟的可视化前处理和结果提取系统。简化数值模拟建模过程,使不了解MSC.MARC操作的研究人员可以方便进行快速成形的仿真分析和结果提取。该系统主要有五部分组成:建立符合规定几何形状的有限元工件和基板,材料属性,光源设置,以及后处理。通过输入相应参数可以得到MSC.MARC的命令流文件,运行该文件便可进行快速成形过程的仿真。降低钛合金激光快速成形的模拟难度,使多组参数可以轻松进行对比模拟。采用两组参数利用该系统进行实例计算,并得到满意结果。     

基于材料性质转换的金属粉末直接选区激光烧结温度场数值模拟

基于MSC.Marc非线性有限元分析软件,建立金属粉末直接选区激光烧结过程的温度场有限元分析模型。模型中考虑了粉体—实体转化过程中热导率等物理性质随温度的非线性变化规律。对于表面对流和辐射散热条件,采用修正系数的方法,考虑激光冲击加热作用引起的极大温度梯度的影响。同时还采用在不同载荷步之间转换单元材料物理性质,以考虑激光烧结过程中的局部热源输入作用。对采用在不同载荷步之间转换单元材料物理性质的方法和不采用此方法进行模拟对比研究,结果表明：前者在烧结开始时在光斑中心附近具有极大的温度梯度,这与试验结果一致;前者热传播的主要范围集中在已烧结区域,而后者热传播的范围则是整个粉床;前者进入稳态烧结后光斑中心温度变化趋于平缓,而后者的光斑中心温度一直持续上升。这主要是由于已烧结部分的材料热导率比未烧结部分的粉末高约100倍造成的。     

玻璃成形数值模拟技术研究概述

玻璃成形模拟技术的研究既具有重要的理论意义又具有广阔的应用前景,经过长期的研究和探索,人们对它的认识不断加深,研究范围不断扩大。但总体来说,目前对玻璃成形模拟技术的研究还较为薄弱,不够系统和深入,还需作更进一步的研究。这里对玻璃成形模拟技术的研究现状进行了综述。     

管材激光成形的数值模拟研究

建立了管材激光弯曲成形的有限元模型,对成形过程进行了数值模拟分析。模拟结果表明对应于加热和冷却阶段,管材的激光弯曲成形分别经历反向弯曲和正向弯曲两个变形阶段。管材加热区与未加热区域之间形成的较大的塑性应变差使得管材整体上产生了朝向激光束的正向弯曲。成形的机理主要表现为增厚机理。未加热区域的管材壁厚基本不变化,不会出现机械弯曲中管材的破裂问题。     

金属板料冲压成形的数值模拟

本文采用有限元动力显式算法模拟金属板料冲压成形的加工过程。四结点蜕化壳单元和刚体壳单元分别用来建立权和模具的有限元模型;更新Ｌａｇｒａｎｇｅ法和速率型本构关系被用来处理板料变形中的大应变和大转动;材料模型采用塑性各向异性屈服与等向强化模型;通过主从面模型定义板料和模具的接触,接触算法采用运动约束法,摩擦力用库仓定律计算;并利用动力松弛法对回弹过程进行了计算。模拟结果和实际零件比较,证明模型合理,算法稳定,结果可靠,具有良好的应用价值。     

硅橡胶模具与LOM原型的热耦合温度场数值模拟

分析了硅橡胶模具在热硫化成型过程中与LOM原型的热边界条件，介绍了硅橡胶模具与LOM原型热耦合温度场的数值模拟方法，并详述了其实施步骤，进而设计了该热耦合温度场的有限元模拟软件，并计算了一典型算例的边界热耦合情况。     

ANSYS在激光熔覆成形温度场数值模拟中的应用

基于ANSYS的激光熔覆成形温度场数值模拟可以真实再现熔覆工艺全过程,为优化工艺参数和预测成形缺陷提供可靠的理论依据。本文系统总结了ANSYS在熔覆成形温度场数值模拟中的应用;深入分析了有限元模型的建立、网格划分、热源形式及动态实现、熔池对流、材料动态增长描述等关键问题的处理方法;指出了ANSYS在熔覆成形温度场数值模拟领域应用中存在的问题,并在此基础上提出了今后的发展方向。     

粉末材料激光烧结成型过程温度场的测量

介绍了粉末材料的激光烧结成型技术,研制开发了测温系统对粉末材料激光烧结过程温度场进行了测量,利用红外测温仪测量粉末表面温度,热电偶测量粉末内部温度,测量结果由计算机处理.最后将温度场测量结果与数值模拟结果进行了比较,二者吻合较好.     

电场活化烧结温度场的数值模拟

根据电磁理论及微／纳米尺度热波模型,建立了粉末电场活化烧结过程中温度场-电场耦合控制方程,利用有限元方法对纯钛粉试样电场活化烧结中的热电效应进行了数值模拟,得到电场活化烧结过程中模冲、阴模及试样内的电流密度、焦耳热及温度场分布。结果表明：电场活化烧结过程中存在较大的升温速率和径向温度梯度,电流密度的分布对焦耳热、温度场的分布有较大影响。实测温度值与有限元计算值变化趋势基本一致。     

烧结机台车体温度场及热应力数值模拟

针对某厂烧结台车主梁失效的问题,借助ANSYS有限元软件,采用间接热力耦合的方法,建立了台车主梁数学模型。根据热传导理论与热弹性理论,模拟其在工作状态下各部位的温度、热应力变化过程。结果表明,烧结台车主梁最高温度区域随烧结时间变化,在烧结开始至600 s左右最大值出现在梁的中心位置,在600s后最高温度区域出现在梁的侧边,台车主梁最高温度达到279℃;热应力极值点一般出现在距中心面最远的位置,最大热应力达到27.6 MPa。通过与测试值的对比验证了仿真结果的可靠性,表明采用有限元方法模拟台车体温度及应力场的变化过程是有效的。     

选择性激光烧结预热温度场的数值模拟

对选择性激光烧结（SLS）加热的研究多数集中在烧结过程上,而对预热过程的研究还很不完善.预热效果直接对加工质量产生很大的影响.本文针对预热过程的传热情况,建立了粉床温度场的三维解析数学模型,然后采用Matlab对特定管式加热装置下的粉床受热情况进行了计算,并将某些特殊点的模拟结果与试验数据进行了跟踪对比.结果表明：该点模拟值能极好的与实际温度的状况相吻合,优化设计预热装置后的加热效果得到明显提高.     

基于ANSYS的AZ31镁合金MIG焊三维温度场数值模拟

以AZ31变形镁合金为例,建立数值计算模型,利用ANSYS软件的参数化程序语言APDL编制了焊接过程三维瞬态温度场模拟分析程序,进行了有限元模拟,并与实测结果进行了对比,结果吻合良好。     

尼龙6选区激光烧结温度场的数值模拟

采用ANSYS软件对尼龙6粉末材料激光烧结过程温度场进行了三维数值模拟,计算模型中,考虑了材料热物性随温度变化的非线性特征,采用更接近实际的高斯热源模型,并利用APDL参数化设计语言实现热源的移动控制,用焓处理相变潜热的影响。模拟结果显示,烧结点的温度随着扫描线的增加,先逐渐升高后趋于稳定,烧结点最高温度滞后于光斑中心到达该位置时刻,烧结区域边界最高温度小于内部的最高温度。最后进行了试验验证,与试验结果较吻合。     

叶片密封温度场的数值模拟

叶片密封温度场的分布对叶片式液压摆动油缸的稳定运行有重大的影响。基于有限单元法,以摆动液压缸定子叶片密封为研究对象,建立了叶片密封二维平面温度场数值模型,运用MATLAB求解温度场数学的模型。求解获得了叶片密封在摩擦生热和机械滞后生热同时作用下其温度场的分布。数值分析结果表明:在摩擦生热和机械滞后生热两种热源的同时作用下,叶片密封有较高的温度场,温度较高的区域主要集中在叶片密封与转子接触中心区域。     

离心通风机整机三维流场的数值模拟

对前弯型离心通风机整机三维内流场进行了数值模拟,预测了叶轮的做功效率,通过与试验结果比较表明了计算的可信性.详细分析了风机内部流场情况,发现轮盖附近的流动分离现象使叶轮对流体的做功能力受到很大影响.通过对不同工况的计算,揭示了叶轮和蜗壳内部的二次流现象及其发展规律.通过比较,分析了蜗壳子午截面涡流产生的机理及其影响因素.     

钛粉选区激光烧结三维瞬态温度场模拟

考虑材料在烧结过程存在着相变潜热的特性和材料热物性参数随温度变化特性等,基于ANSYS建立选区激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)成型过程的模型,并且利用ANSYS参数化设计语言(APDL)实现了激光高斯热源的移动加载。以纯钛粉末为烧结材料进行三维瞬态温度场模拟。模拟结果表明:由于热积累效应,随着扫描时间的增加,熔池的温度越来越高,热影响区也随之增大;光斑中心热影响区随激光功率增加而扩大,同时热影响区温度也随激光功率增加在提高;扫描速度小,容易造成液相的流动,出现孔洞,扫描速度过大,则粉末不能完全熔化。     

直接金属粉末激光烧结成形过程温度场模拟

在综合考虑热传导、热辐射及对流等热现象的基础上。初步建立了用于模拟激光烧结过程中传热行为的数学模型。根据Gusarov模型求得粉床的有效导热系数，表明导热系数与铺粉过程中粉末的堆垛方式以及烧结过程中的粘结率有关。在绝热边界条件和部分热物性参数恒定的合理简化下，利用解析法求解了热传导方程。利用FORTRAN语言编写了求解结果的运算程序，并对基模高斯激光近似作用下水雾化铁粉的烧结成形温度场进行了数值模拟，模拟结果较好地验证了实验结果。