基于各向异性热导率设置的选区激光熔化成形过程仿真分析

针对选区激光熔化(SLM)工艺下零件中高残余应力问题,同时考虑到打印过程中熔池对流效应,本文通过设置各向异性热导率材料参数,利用有限元方法对Inconel 718合金粉末SLM成形过程中的温度场和应力场进行模拟,分析了基板预热温度对成形件残余应力的影响。结果表明,选择合适的各向异性热导率增强系数可显著提升温度场的仿真精度,并且越靠近热源中心区域,温度梯度越大;在应力方面,高应力区域集中分布于成形件上表面,最大残余应力位于成形件与基板的交界处,此处易发生开裂变形;采用基板预热方式能改善成形件中残余应力分布,随着预热温度提升,最大残余应力降低,成形件上表面高应力分布区域减小。     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

选区激光熔化成型镁合金构件关键技术综述

选区激光熔化成型镁合金构件性能优异且个性化程度高,在工业生产、生物医疗等多个领域具有重要应用意义。首先,对选区激光熔化成型镁合金技术的基本原理与技术特点进行了简要阐释;其次,基于选区激光熔化成型镁合金技术的国内外研究现状,将目前已有研究成果与尚未解决的技术问题进行归纳与总结;再次,对选区激光熔化成型镁合金关键技术进行分析,对主要技术难点及其解决方案进行综述;最后,对选区激光熔化成型镁合金发展趋势进行探讨,指出今后可在以下方面进行深入研究:1)优化现有工艺参数与成型仓风道等机械除尘结构,通过主动抑尘与被动抑尘相结合的方法提高成型质量;2)通过工艺调控减少成型缺陷,制备高性能镁合金构件;3)优化粉末筛分结构,提高成型安全性。     

工艺参数对选区激光熔化成型316L不锈钢组织结构的影响

选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)在制造高精度复杂零件方面具有很大的优势,这种零件加工方法具有节省材料、低成本和高速度的优点,在机械零件制造、生物医学和发电机制造领域具有广阔的发展前景。为研究不同工艺参数对选区激光熔化成型的316L不锈钢组织结构的影响,通过选择性熔化成型技术制备316L不锈钢材料,分析不同成型方向的晶体结构和工艺参数对材料组织结构的影响,研究不同激光功率和扫描速度下不锈钢结构的变化。结果表明:垂直扫描方向且平行于沉积方向的平面晶体为鱼鳞状,扫描平面晶体为柱状晶且连续外延生长;激光功率和扫描速度的变化将对试样的组织结构产生相应的影响,激光功率偏小会使试样表面产生明显的孔洞现象,激光功率偏大试样表面会在孔洞的基础上产生"球化";扫描速度过小试样表面产生"球化",扫描速度过大则会使试样致密度变小,产生裂纹和孔洞。因此,由激光熔化技术制作的316L不锈钢金属试样需要选择适当的激光功率和扫描速度才能有效减少球化和孔洞的产生。     

基于激光选区熔化成型螺杆转子工艺仿真分析

为探究螺杆转子的增材制造方法可行性,以螺杆转子为研究对象,采用正交试验法,通过热力耦合数值模拟,利用Inspire软件对螺杆转子进行了激光选区熔化(SLM)成型仿真模拟,并分析出了一种工艺参数使SLM成型的螺杆转子变形较小且质量较优,模拟验证了方案的可行性。仿真结果表明,在激光功率200 W、扫描速度1.8 m/s、堆积层厚0.09 mm时SLM成型的螺杆转子质量较优,最大变形量为0.596 6 mm,发生在螺杆转子螺旋齿下部外凸齿上,符合形变累积效应;最大等效应力为2.085×10~2 MPa,同样发生在螺旋齿下端面,与实际符合。     

选区激光熔化铜合金纳米力学性能实验研究

针对选区激光熔化铜合金成形微观力学性能,采用正交实验设计方法,研究了不同工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距)对成形样件纳米压痕硬度的影响.通过方差分析,得出了不同工艺参数对其纳米硬度影响程度,从而为选区激光熔化成形工艺提高零件表面微观力学性能提供理论指导.     

快速成型中零件水平下表面支撑设计规则的研究

利用可仿真成型过程中层间力学行为的有限元计算模型，对零件分层后截面形状与收缩变形趋势间的关系及支撑间距与层片最大变形量间的关系进行了研究．研究表明，零件层片边界为翘曲变形的最大处，支撑间距与层片最大变形量间近似呈线性关系，因此零件水平下表面应沿边界设计成墙式支撑，边界区域内应设计成十字交叉支撑．针对XJ-01树脂，当支撑间距设计为10mm时，光固化快速成型制作可以满足成型精度的要求．     

沉积路径对激光增材制造结构件残余应力的影响

以H13工具钢粉末为原材料,使用激光金属沉积技术快速成形薄壁结构件.采用Fluent开发气体/金属粉末流计算流体动力学(CFD)模型,分析强制对流热损失参数.建立沉积过程热流本构方程,采用生死单元技术模拟金属沉积,基于APDL语言进行编译加载,实现激光金属沉积3D热-力顺序耦合有限元模拟.分析沉积路径对薄壁结构热分布和残余应力场分布不同模式的影响.结果表明:直壁结构拐角局部存在超过工件拉伸强度的残余拉应力,从而导致裂纹生成;与单向沉积路径不同,之字形沉积路径在沉积层中诱导不同符号的残余切应力;单向沉积壁温度梯度相对较低,其残余应力略低于之字形沉积壁,但成形结构件的整体质量较低;残余应力计算结果与实验测量值相吻合,可为特定零件几何形状沉积提供参考.     

试探究机械加工工艺对加工精度的影响

机械加工质量以加工精度作判断,精度即加工后的零件几何形状、尺寸、相互位置及与设计参数的结合程度。机械加工精度受许多因素影响,本文主要从机械加工工艺层面做精度影响分析,通常来说,加工精度受机械加工工艺的影响有:工艺系统热变形、工艺受力变形与工艺几何误差。     

表面残余应力对轴类零件热变形的影响

精密机械热变形计算中，通常只考虑温度在零件中的分布状况对零件变形所产生的影响。以车削零件为研究对象，论述了传统方法的局限性，指出残余应力在零件热变形中所起的作用．在计算轴类零件热变形时考虑了残余应力的影响因素，建立了新的热变形数学模型．对残余应力在长期时效处理后消失时零件变形的规律进行了初步研究，最后通过算例，对残余应力引起的零件变形进行了计算，验证了残余应力对零件变形的影响是不容忽视的。     

螺旋桨CFD不确定度及叶形对桨叶变形的影响

为了研究螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均Navier-Stokes方程并选用SSTk-ω湍流模型对438X系列螺旋桨的敞水性能进行数值模拟;针对4381螺旋桨设计了3套网格,并进行了螺旋桨敞水性能的不确定度分析;将CFD软件计算与有限元法求解相耦合,计算所得水动力载荷通过插值技术传递给螺旋桨,以分析桨叶应力分布及其叶梢处的变形情况.结果表明,在水动力载荷作用下,复合材料螺旋桨桨叶将产生明显变形,且不同螺旋桨所产生的侧斜和纵倾等均不同,在复合材料螺旋桨的设计和流-固耦合计算中必须加以考虑.     

工艺参数优化下连杆摆动副衬套结构强度研究

文中运用有限元法仿真了强力旋压下衬套中产生的残余应力,并基于温度等效模拟法获得了考虑残余应力下的连杆摆动副结构强度特性,进而开展了针对连杆摆动副衬套刚强度特性受减薄率、进给比和热处理温度等衬套工艺参数的规律分析和优化计算.结果表明,减薄率、主轴转速、进给比对残余应力值影响不大,残余应力值沿轴向呈对称分布,且两端较大;在连杆摆动副中,残余应力会使连杆摆动副工作中的应力与变形增大,残余应力较大处增幅明显,而对接触压力影响较小;由响应面优化该型衬套的应力和变形下的最优工艺参数为减薄率28.37%、进给比0.154和热处理温度261.73℃.      

薄壁球壳TIG预变形焊接工艺的数值模拟

为解决大型薄壁球壳结构TIG预变形焊接的变形分析问题,提出了基于非线性数值计算程序的子结构分析方法. 将整体结构分为法兰-蒙皮子结构和蒙皮主结构两部分. 首先,对子结构进行预变形分析. 在此基础上采用热-弹塑性分析方法对带有预应力的子结构进行焊接热应力场分析. 最后将子结构与主结构组合,并释放约束,得到了焊接后整体结构残余应力及变形场. 结果表明,当焊缝边缘预应力接近材料屈服强度,可以将最大残余变形削减65%.      

高速动车侧梁焊接残余变形的控制

构架是机车车辆的重要承载部件,控制其侧梁的焊接残余变形至关重要.以热弹塑性理论为基础采用APDL语言对侧梁进行了焊接变形数值仿真计算,并对侧梁进行现场跟踪测量,得出侧梁的焊接变形仿真计算结果与测量值,二者基本吻合,误差在6%之内.以此仿真模型为基础,采用多层优化计算方法,对侧梁焊接时的随焊冲击碾压参数进行了优化分析,得到与焊接工艺相匹配的最优方案,计算结果表明最优方案能够降低残余变形量60%左右,最优随焊冲击碾压对于减小焊接残余变形效果明显.通过数值仿真优化所得的方案可为焊接变形的控制、焊接工艺设计的选择、随焊冲击碾压设备的设计等提供可靠依据.     

荷载作用下老采空区地表移动规律的试验研究

利用相似材料模拟试验动态模拟采空区形成过程,当采煤结束且采空区基本稳定后,通过在采空区的不同位置逐级加荷载来分析研究老采空区地表的移动和变形规律。试验结果表明:(1)加载后地表各参数的残余变形均有所增加,其最大残余变形值基本发生在采空区两侧;(2)荷载越大,地表的残余变形越大;(3)荷载布置在采空区两侧比布置在中央引起的残余变形要大;(4)采深采厚比越小,地面荷载对采空区的扰动影响越大。并列举工程实例对试验结果进行了初步验证。     

冷轧带材板形判别模型的有限条分析

应用有限条法（ＦＳＭ）对轧后带材在残余内应力作用下引起的板形缺陷问题进行了计算．结果与前人研究工作基本相符．针对典型的残余应力分布形式．对其板形状态和屈曲变形进行了分析．为建立轧后带材板形判别模型提供了一条新的途径．     

一种串联机器人的随机误差分析方法

利用旋量理论,通过定义关节处的误差运动旋量,建立了包含结构参数误差的串联机器人误差模型. 在此基础上,提出了一种将Monte Carlo方法与串联机器人误差模型相结合的随机误差分析方法,用于揭示机器人末端位姿误差的概率特性. 并以直角坐标装配机器人为例,在Matlab软件环境中进行了仿真,得到了机器人末端随机位置误差在工作空间内的分布规律. 仿真结果表明,该方法正确、有效,仿真得到的随机误差特性对标定精度的提高以及最优工作空间的选择具有重要意义.      

磨牙牙冠的模型重构与CAM工艺研究

以口腔修复中具有代表性的磨牙冠为例,利用逆向重构技术,首先对其复杂的型面结 构进行反求测量获得磨牙冠的点云数据,然后基于点云数据重建零件模型和完成再设计。结 合理论分析、仿真和实验的方法分析其加工工艺性,从而合理的选择铣削参数以减少加工过 程中由于切削力导致的刀具及工件变形对工件加工质量的影响,和由于刀具和零件的颤振变 形导致的加工误差。针对该零件的特点,生成合适的数控刀轨、加工出实物,检测表明符合 设计要求。该分析方法对同样复杂的零件的加工具有参考价值。     

磨牙牙冠的模型重构与CAM工艺

口腔修复体中的磨牙牙冠具有复杂的型面结构,其设计和加工工艺均有其独特性.文中利用逆向重构技术,对磨牙牙冠进行反求测量获得其点云数据,基于点云数据重建零件模型和完成再设计.然后结合理论分析、仿真和实验的方法分析其加工工艺性,选择合理的切削参数以减少加工过程中的刀具及工件变形对工件加工质量的影响,及由于刀具和零件的颤振导致的加工误差.最后针对磨牙牙冠的特点,生成合适的数控刀轨,加工出符合设计要求的实物.该分析方法对同样复杂的零件的加工具有参考价值.