激光快速原型三維溫度場仿真及其熱應(yīng)變計算.pdf

1、碩士學(xué)位論文摘要本文采用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行計算機(jī)編程，綜合考慮激光快速原型制造過程中熱流密度施加和材料高溫?zé)釋W(xué)性能參數(shù)與溫度關(guān)系的非線性，對激光快速原型的制造過程進(jìn)行了三維模擬仿真。應(yīng)用C伍氣體激光器在45鋼基體上進(jìn)行了快速原型零件的制造理論分析了激光加熱的數(shù)學(xué)模型并求出了二維情況下的解析解建立了激光快速原型的物理模型和有限元模型:并把仿真過程和結(jié)果與實驗過程和結(jié)果進(jìn)行了比較分析，同時，把仿真結(jié)果和激光加熱二維情況下的解析解結(jié)

2、果進(jìn)行了比較。模擬分析與實驗結(jié)果對比表明:所得激光快速原型溫度場模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好，從而證明了該文數(shù)值模擬分析的可行性，為激光快速原型的工藝參數(shù)選擇提供了可靠的參考依據(jù):仿真結(jié)果與激光加熱二維情況下的解析解結(jié)果對比表明:對于單道激光快速原型而言，在基體上最初幾層的傳熱是三維的，在距離基體一定高度后，其傳熱是二維的。通過仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的比較，總結(jié)出了激光快速原型制造過程的關(guān)鍵工藝技術(shù)所在及其原型零件尺寸精度控制的可能性?？刂萍?/p>

3、光束的功率密度是激光快速原型的關(guān)鍵技術(shù)。在成型的開始，激光束的功率密度要相對高一些成型到一定的高度后，激光束的功率密度要相對低一些，并且，在速度換向的位置，激光束的功率密度一定要降低?？刂圃偷暮穸纫彩强焖僭偷年P(guān)鍵技術(shù)。對于薄壁原型而言，熔池的大小決定了原型的寬度，因此，控制熔池的大小是快速原型的另一關(guān)鍵技術(shù)。顯然，熔池的大小與激光束的功率密度是相互關(guān)聯(lián)的。控制熔池的大小也需要控制激光束的功率密度，因此，可以通過控制激光束的功率密度來

4、控制熔池的大小。這樣既控制了原型的厚度，也控制了成型的條件。隨著原型層數(shù)的增加，其高度方向的應(yīng)變值也逐漸增大。但最大值也不過幾微應(yīng)變，這不會影響原型零件的尺寸精度。它說明:原型的尺寸精度主要依賴于成型的工藝方法。關(guān)鍵詞:激光快速原型數(shù)值模擬有限元:ANSYS溫度場應(yīng)變場碩士學(xué)位論文Keywords:LaserRapidprototypeNumericalFiniteelementANSYSTemperaturefieldsStrainf