脉冲激光再制造船用5083铝合金防护板试验研究

针对远洋舰船铝合金防护板受风浪、潮汐以及随机性爆炸冲击波影响,易萌生裂纹或产生断裂的工程实际,通过控制有限单元"生死"状态,动态模拟了防护板脉冲激光再制造温度场变化历程,获取了再制造过程温度变化规律,并对脉冲激光再制造工艺进行了优化。分析和试验结果表明:脉冲模式优化工艺参数为激光功率3 kW,光斑直径3 mm,扫描速度6mm/s,脉冲激光脉宽10 ms,占空比1:1。成形后防护板热影响区变形量控制在0.02 mm以内,硬度(HV0.1)最大值出现在热影响区,约为950 MPa。焊缝区与母材呈致密的冶金结合,主要为致密的细晶组织,抗拉强度达到222 MPa。     

送粉式激光熔覆温度场有限元分析

采用有限元方法建立了送粉式激光熔覆过程温度场分析的数学模型，模拟了熔覆过程温度场的分布情况，模拟结果与试验结果基本吻合，表明可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制激光熔覆工艺参数。模拟结果发现，激光熔覆过程表现为急热急冷的特征；温度梯度较大，最大温度梯度出现在熔池附近和熔覆层与基体交界的边界处。     

汽车变速箱齿轮CO2激光焊接热过程的有限元分析及试验验证

以20CrMnSi低合金钢汽车变速箱双联齿轮的CO2激光焊焊接过程为研究对象,利用SYSWELD有限元分析软件,模拟不同热输入下焊缝及邻缝区域的温度场分布,得出最优工艺参数.分析了最优工艺参数下的热循环曲线并进行了焊接试验,得到了和模拟结果相近的焊缝横截面轮廓,并分析了热影响区的金相组织,验证了所建模型的可靠性.     

压铸件凝固温度场有限元分析的实验验证

为了验证盒形压铸件凝固温度场有限元分析计算结果的真实可靠性,采用与有限元分析相同的工艺参数进行实验。结果表明,盒形压铸件的有限元分析计算结果合理,证实只要相关参数设置合理,有限元分析计算的结果仍然是真实可靠的。     

压铸件凝固温度场有限元分析的实验验证

为了验证盒形压铸件凝固温度场有限元分析计算结果的真实可靠性,采用与有限元分析相同的工艺参数进行实验。结果表明,盒形压铸件的有限元分析计算结果合理,证实只要相关参数设置合理,有限元分析计算的结果仍然是真实可靠的。     

K418高温合金叶轮脉冲激光再制造形状与性能控制

针对K418高温合金叶轮材料成本高、制造工艺复杂以及体积损伤频繁的实际,以该牌号体积损伤叶轮再制造为目标,设计了成分接近、工艺匹配的成形粉材,基于波形可调制 脉冲激光优化工艺,实现了形状和性能的再生。试验结果表明：叶片成形后表层及内部无裂纹,成形部位与基体为冶金结合,加工后尺寸精度在1mm以内,形变精度在0.03mm以内,成形层显微硬度为900~1400 HV0.1,超过基体20%。在高温动转平衡试验下,叶轮最大转数达13500 r/min,最大振幅0.4mm,无明显偏转及喘振现象,符合动平衡性能要求。     

成形磨齿温度场的有限元分析与验证

通过试验得到成形磨齿切向磨削力,基于有限元分析理论,采用矩形移动热源模型对成形磨齿温度场进行了瞬态分析,得到了某种工况下的温度分布图和温度梯度分布图。研究表明:成形磨齿加工过程中,齿面末端靠近齿根处温度最高,非常容易出现烧伤情况。对齿面最高温度进行了理论计算与仿真,得到了不同磨削深度下的温度曲线图,通过对比磨削温度的理论值与仿真值,证明了仿真结果的可靠性。     

激光焊接汽车双联齿轮温度场和残余应力的有限元预测

基于SYSWELD有限元分析软件,预测了不同离焦量下CO2激光焊接汽车双联齿轮的温度场及残余应力的分布,并对模拟结果进行了分析。数值模拟时,考虑材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响。将模拟结果与前人的相关研究结果进行了比较,验证了热源模型和网格模型的合理性,模拟结果基本可信。     

薄板激光焊接温度场的数值研究

进行了薄板激光焊温度场的分析与数值模拟,在空间域上用加权余量法,时间域上用有限差分法离散,建立了有限元方程,并编制了相应的程序。在程序中考虑了材料热物性参数的温度相关性、熔化潜热以及对流辐射等对温度场的影响,为进一步分析应力应变场奠定了基础。最后对程序计算结果与实验结果作了比较,吻合较好。     

激光焊接温度场数值模拟

深入分析了激光焊接小孔传热模型的特点，在此基础上选取合适的热源形式，研究了移动线热源和高斯分布热源作用下，准稳态与瞬态激光焊接温度场。利用MAT—LAB软件及ANSYS有限元分析程序对激光焊接温度场地分别进行了计算及模拟，并且将两种分析结果进行了比较。最后还将有限元的模拟值与实测值进行了对比分析，进一步验证了小孔模型与高斯热源在激光焊接温度场模拟中的适用性。     

激光熔覆过程热力耦合有限元应力场分析

根据激光熔覆的特点，建立了激光熔覆应力场分析模型，对送粉激光熔覆过程应力场进行了有限元分析。分析结果表明，熔覆结束后熔覆层处于拉应力状态，但各个方向拉应力的大小不同。熔覆层材料沿熔覆方向发生的塑性拉伸变形，是造成熔覆层开裂的主要原因。提高基体预热温度可有效避免熔覆层开裂。     

激光熔覆过程热力耦合有限元温度场分析

根据激光熔覆的特点，建立了激光熔覆温度场分析模型，对送粉激光熔覆过程温度场进行了有限元分析。分析结果表明，熔覆层最高温度与激光功率、基体预热温度成正比例关系，而最大冷却速率与激光功率、基体预热温度成反比例关系。提高基体预热温度对降低熔点处材料冷却速率效果显著，而提高激光功率对降低熔点处材料冷却速率有一定作用，但效果并不明显。     

激光熔覆齿轮齿面的应力场有限元模拟

主要采用ANSYS软件,考虑曲面对激光功率分布不均的影响,应用有限单元法对熔覆层应力场和残余应力分布进行数值模拟,分析应力的产生和影响过程并与实验结果做对比分析。结论为激光功率越高,送粉速度越快,应力值越大。     

汽车空调电磁离合器电磁场有限元分析

利用APDL参数化语言建立了汽车空调电磁离合器二维有限元模型,并对其进行了二维电磁场分析,得到了离合器内部结构的磁力线分布、皮带轮与吸盘之间的电磁吸力以及结构尺寸变化对磁力线和电磁吸力的影响规律,为离合器的优化设计提供了依据。     

3D激光熔覆陶瓷-金属复合涂层温度场的有限元仿真与计算

通过建立移动激光高斯热源作用下三维熔覆温度场的计算机数值分析模型,在分析过程中引入了复合材料热物性参数的计算方法,考虑了相变潜热和辐射对流散热等因素,用ANSYS中的ADPL语言编制了相应的计算机程序,具有较高的计算精度。在不同的工艺参数条件下,用该模型对激光熔覆陶瓷一金属复合涂层温度场进行了分析计算,得出了熔覆过程中试样表面、端面的温度等值线分布和温度梯度分布,预测了熔池的轮廓、热影响区的形状、交界面的结合情况等,为研究激光熔覆陶瓷．金属复合材料涂层的覆层成型和凝固机制、根据熔覆层的材料设计要求选择激光熔覆工艺参数等提供了依据。     

Study on Thermal Stress of Nylon 6/Copper Composite Powder in Selective Laser Sintering

3D finite element model of nylon 6/Cu composite powder is established for the selective laser sintering (SLS) process, and the factors of radiation, convection and thermal physical parameters highly nonlinear with temperature are taken into account. The load of moving heat source at different time and locations are carried out by the technique of element birth/death with ANSYS Parametric Design Language (APDL), and the dynamic distribution of thermal stress field in SLS is simulated with the method of indir...     

铝合金表面激光熔覆铜合金层中的裂纹及其有限元分析

采用激光熔覆方法在铝合金表面得到了铜合金熔覆层,试验观察到在熔覆层与基体表面界区域易于产生宏观裂纹,在熔覆层顶层易于产生微观裂纹。利用MSC／NASTRAN有限元分析软件对熔覆层横断面内平面残余热应力进行了模拟分析,得出了其残余热应力分布,解释了涂层中的裂纹现象。     

轴对称件闪光对焊温度场有限元分析

基于闪光对焊焊接过程的有限元分析，建立了模拟轴对称件温度场的二维热电直接耦合简化模型，分析了接触电阻及相变潜热在模拟过程中的处理方法。整个有限元模拟分析表明，可得到闪光对焊焊接加热过程任一时刻温度分布及任一位置焊接热循环；模拟与实测结果基本相吻合。     

激光熔覆成形有限元模拟的研究进展

综述和分析了激光熔覆成形过程中温度场、应力场、熔池流场以及气／粉两相流场等有限元模拟工作的最新研究进展。指出了目前激光熔覆成形有限元模拟中存在的问题，并在此基础上提出了激光熔覆成形有限元模拟的发展方向。