等離子熔積成形金屬零件數(shù)值模擬.pdf

1、等離子熔積直接成形技術(shù)是屬于快速制造（RM）的一種工藝，它是直接基于零件的三維CAD模型，在高功率的等離子熱源作用下，按照分層的加工路徑，粉末熔化堆積逐層生長，最終能夠形成滿密度的金屬零件，通過在特定位置改變粉末成分的方法，可以加工梯度功能材料零件。目前該技術(shù)實(shí)用化需要解決的關(guān)鍵問題是選擇合適的工藝參數(shù)，所以有必要借助有限元模擬方法，分析和掌握成形過程溫度分布和變化規(guī)律，為工藝參數(shù)選擇提供參考。
　　 本文基于三維傳熱學(xué)理論與彈

2、塑性理論，結(jié)合等離子成形實(shí)際特點(diǎn)，建立了等離子熔積成形過程三維有限元模型，對其過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。有限元計算所采取的熱源為高斯熱源模型，并對其作了離散簡化處理，選取對流換熱作為計算邊界條件類型，建立等離子熔積成形三維傳熱模型。基于線熱應(yīng)力理論，選取了先彈性分析中廣泛使用的牛頓-拉布拉斯增量迭代法來計算熱應(yīng)力。根據(jù)等離子熔積成形特點(diǎn)，對熔積體進(jìn)行六面體單元映射網(wǎng)格劃分，基板進(jìn)行四面體單元自由網(wǎng)格劃分。
　　 最后，使用二次開發(fā)

3、語言APDL 編寫參數(shù)化等離子熔積成形金屬零件有限元分析程序。
　　 在參數(shù)化分析程序基礎(chǔ)上，對等離子熔積成形翼子板模具和蒙皮模具支撐件過程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，成形件平均溫度不斷升高，但溫差隨時間逐漸減小，溫度分布更加均勻；殘余應(yīng)力分布主要是沿著熔積路徑而分布，且在成形件頭尾部及曲率最大的區(qū)域殘余應(yīng)力值較大。計算分析了不同工藝參數(shù)對成形件的影響，結(jié)果表明，優(yōu)化等離子熱源加載路徑可以改善成形性，環(huán)形加載路徑較交叉Z 字路徑可以