变壁厚零件激光熔覆中温度/应力场模拟及工艺研究

发布时间：2023-09-17 19:51

　　变壁厚零件在能源发电、船舶运输和石油钻采等行业广泛应用,此类零件的修复也越加重要,变壁厚零件在修复过程中容易受到温度的影响而发生变形,影响零件使用精度,普通的修复技术无法满足修复要求,激光熔覆技术在现如今的绿色再制造和零件修复领域中优势明显,修复薄壁零件或变壁厚零件时不易使其发生变形。但是激光熔覆变壁厚零件的工艺还没有一种统一标准,缺乏相对应的理论基础,很难得到变壁厚零件激光熔覆时温度场和应力场的分布规律,难以从理论上支持变壁厚零件的激光熔覆工艺。本文选取一种对温度比较敏感的铜基变壁厚圆管作为研究对象,从理论层面分析了变壁厚零件激光熔覆过程,使用ANSYS有限元软件对变壁厚零件中的变壁厚铜管激光熔覆温度场和应力场进行模拟仿真,分析研究了铜基变壁厚零件激光吸收率问题,在使用ANSYS有限元软件建立其温度场模型过程中,提出了一种新的变激光吸收率温度场有限元模型,利用有限元模型对零件的薄壁和厚壁区域激光熔覆温度场分别求解,分析了不同壁厚区域的激光熔覆温度场模型求解结果。为了验证变壁厚铜管激光熔覆温度场模型,设计了对应的温度场实验。实验中为了固定热电偶的热电极,设计制作了一种新型卡具。本文选择...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 背景意义
    1.2 激光熔覆技术的国内外发展现状
        1.2.1 激光熔覆温度应力场研究现状
        1.2.2 激光熔覆工艺研究现状
    1.3 变壁厚零件激光熔覆存在的问题
    1.4 课题来源及主要研究内容
    1.5 论文组织结构
第2章 变壁厚零件激光熔覆温度场有限元模型
    2.1 变壁厚零件激光熔覆温度场模型理论基础
    2.2 变壁厚零件激光熔覆温度场建模方法
        2.2.1 激光熔覆温度场生死单元技术
        2.2.2 激光熔覆温度场变激光吸收率方法
    2.3 建立温度场模型
        2.3.1 激光熔覆过程参数
        2.3.2 提出假设条件
        2.3.3 选择有限元模型单元类型
        2.3.4 材料物理性参数
        2.3.5 有限元模型网格划分
        2.3.6 选择有限元模型热源类型
        2.3.7 确定有限元模型边界条件
    2.4 模型结果分析
        2.4.1 薄壁区域激光熔覆温度场分析
        2.4.2 厚壁区域激光熔覆温度场分析
    2.5 本章小结
第3章 变壁厚零件激光熔覆温度场实验研究
    3.1 激光熔覆变壁厚零件温度场实验平台
    3.2 激光熔覆变壁厚零件温度场实验设计
        3.2.0 激光熔覆变壁厚零件温度场实验目的
        3.2.1 激光熔覆变壁厚零件温度场实验装置设计
        3.2.2 激光熔覆变壁厚零件温度场实验参数
        3.2.3 激光熔覆变壁厚零件温度场实验过程
    3.3 激光熔覆变壁厚零件温度场实验数据分析
    3.4 实验数据和数值模拟数据拟合误差分析
    3.5 本章小结
第4章 变壁厚零件激光熔覆应力场有限元模型
    4.1 激光熔覆残余应力分析
        4.1.1 残余应力的产生和影响
        4.1.2 残余应力的预防措施
    4.2 激光熔覆温度场和应力场的耦合分析
    4.3 激光熔覆变壁厚零件应力场数值模拟
    4.4 激光熔覆变壁厚零件应力场分布规律分析
        4.4.1 薄壁部分应力分布
        4.4.2 厚壁部分应力分布
    4.5 本章小结
第5章 变壁厚零件激光熔覆工艺研究
    5.1 激光熔覆工艺对变壁厚铜管激光熔覆温度场和应力场的影响
        5.1.1 熔覆工艺对温度场的影响
        5.1.2 熔覆工艺对应力场的影响
    5.2 熔覆工艺对变壁厚铜管激光熔覆质量的影响
        5.2.1 金相观测
        5.2.2 硬度检测
    5.3 评价结果
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间公开发表的学术论文
致谢



本文编号：3848049