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激光熔覆过程数值模拟

作　者: 吴雪萍
导　师: 于化东
学　校: 长春理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光熔覆数值模拟有限元温度场 ANSYS
分类号: TG665
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

激光熔覆作为一种先进的表面改性技术,是在被加工工件表面以不同的方式添加涂层材料,用激光照射后使基体表层融化,之后快速冷却,与基体保持低稀释率并呈良好的冶金结合,从而达到改善材料表面性能要求的工艺方法。这项新的材料加工技术迅速发展,并且在实际工业生产中得到广泛的应用。本论文对10mm厚的304不锈钢表面熔覆一层钴基合金,采用数值模拟法研究激光功率、扫描速度等参数对温度场分布的影响。首先,以激光和涂覆材料与基体之间相互作用的物理过程和能量变化规律、加工过程中金属对激光的吸收及其影响因素、传热学、有限元法等理论为基础。其次,对本模拟使用的ANSYS软件进行概述,介绍了该软件的特点、分析步骤等。最后,选择高斯分布的热源模型,解决了热源移动问题、相变潜热问题,用生死单元模拟粉末落入熔池,模拟了送粉式激光熔覆的温度场分布。用定性法讨论了不同的激光功率、扫描速度参数对温度分布的影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-12
  1.1 激光与激光加工技术概述  7
  1.2 激光熔覆技术及其应用  7-9
  1.3 激光熔覆温度场的数值模拟及发展现状  9-11
  1.4 本课题的主要研究内容  11-12
第二章同步送粉式激光熔覆的理论基础  12-21
  2.1 激光与物质相互作用的能量转换  12-13
  2.2 激光与基体材料的作用机理  13-15
  2.3 激光熔覆材料设计的一般原则  15-16
  2.4 激光与金属材料作用的传热模型  16-21
第三章有限元法及有限元分析软件ANSYS简介  21-34
  3.1 有限元方法概述  21-23
  3.2 有限元求解温度场的基本理论  23-29
  3.3 有限元分析软件ANSYS概述  29-34
第四章基于ANSYS的数值模拟  34-57
  4.1 前处理  34-41
  4.2 热源加载与求解控制  41-44
  4.3 后处理  44-56
  4.4 本章小结  56-57
结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-60

激光熔覆过程数值模拟

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