激光粉末沉積溫度場和應(yīng)力場的有限元數(shù)值模擬.pdf

1、激光維修是基于激光粉末沉積的先進修復(fù)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是激光維修產(chǎn)生的應(yīng)力和變形仍是高精度維修的主要障礙。對激光粉末沉積的溫度場和應(yīng)力場進行有限元數(shù)值模擬，分析沉積材料和工藝因素的影響，有效地控制應(yīng)力和變形，對于促進激光維修技術(shù)的工程應(yīng)用具有重要意義。 本文以ANSYS有限元軟件作為分析手段，對激光粉末沉積的溫度場和應(yīng)力場進行了動態(tài)數(shù)值模擬。采用移動高斯熱源模型，綜合考慮傳導(dǎo)、對流、輻射換熱和相變潛熱的影響，以及采用“

2、生死”單元方法，較好地實現(xiàn)了激光粉末沉積過程溫度場和應(yīng)力場的有限元模擬。 以重載車輛發(fā)動機齒輪軸材料38CrSi作為基體，分別對Ni-Cr-B-Si、Co-Cr-W、Fe-Mn合金三種沉積材料和不同激光功率、掃描速度及光斑直徑下的激光粉末沉積過程進行了有限元數(shù)值模擬，得到了激光粉末沉積溫度場和應(yīng)力場隨粉末材料和工藝參數(shù)的變化規(guī)律，分析了溫度場和應(yīng)力場的變化機理，對模擬結(jié)果進行了實驗驗證。 隨著激光功率增大、掃描速度提高和