多组元金属粉末选区激光烧结三维瞬态温度场模拟

利用Ansys有限元软件,建立了多组元金属粉末选区激光烧结过程中三维瞬态温度场计算模型。在考虑了相变潜热、辐射对流和随温度变化的热物性参数条件下,使用APDL参数化语言实现了高斯热源的施加和热源按一定速率的移动。通过该计算模型可掌握成形过程中烧结温度场随时间的变化规律,进而控制多组元金属粉末选区激光烧结成形机制,避免“球化”效应、翘曲变形等缺陷,为合理选取激光工艺参数提供理论依据。对Ni和Cu-10Sn多组元混合粉末进行了选区激光烧结实验,验证了模拟结果的正确性。     

直接金属粉末激光烧结温度场的数值模拟研究

初步建立了用于模拟直接金属粉末激光烧结过程中传热行为的数学模型，该模型考虑了诸如传导、辐射和对流等与烧结有关的热现象。给出了固相、液相和气相共存的金属粉末烧结体系导热系数的计算方法。考虑到激光束的持续移动，采用了坐标原点位于光斑中心的动坐标系来简化方程的求解计算。在绝热边界条件和热物性参数恒定的假设下，求得了在基模高斯光束近似作用下热传导方程的解析解。运用FORTRAN语言编写了运算程序．并对铜粉激光烧结的温度场进行了数值模拟，模拟结果与初步实验结果较为吻合。     

尼龙-6／聚苯乙烯体系复合材料的选择性激光烧结

现在已经市场化的选择性激光烧结用高分子粉末烧结制件强度低,需要经过后处理才能满足使用要求。针对此问题,本文采用尼龙-6/聚苯乙烯体系复合材料作为选择性激光烧结的基体粉末,探讨氧化铝的加入方式对粉末烧结性能的影响,获得了烧结精度和力学性能都良好的制件。探讨了主要工艺参数对烧结性能的影响,并通过正交试验确定了尼龙-6/聚苯乙烯粉末体系优化的烧结工艺参数:激光功率10W,扫描速率1500mm·s-1,扫描间距0.15mm,铺粉层厚0.20mm。     

激光选区烧结金属粉末的研究(英文)

采用激光选区烧结的方法 ,对铜、镍 -铜混合粉末进行了一系列激光烧结试验。分析了烧结过程中出现的现象 ,讨论了工艺参数对金属粉末烧结成形的影响 ,用带能谱的扫描电镜、X光衍射等手段分析了多层烧结体不同区域的成分、组织形貌和相结构特征。初步探讨了金属粉末直接烧结成形的基本机理 ,为金属粉末的激光快速成形提供了依据。     

45钢喷射电镀Ni层激光重熔温度场数值模拟及参数优化

研究了45钢喷射电镀Ni层激光重熔温度场的分布规律,考虑了热物性参数、对流换热、相变潜热等随温度变化的因素,应用ANSYS有限元分析软件,建立了连续移动三维瞬态激光重熔喷射电镀Ni层温度场的计算模型.为了在喷射电镀Ni层激光重熔过程中获得表层质量较好,且尽量厚的硬化层,利用建立的模型,通过选择合适的激光加工工艺(激光功率、扫描速度和光斑半径),获得了较为理想厚度的硬化层.     

激光烧结铸造型壳强度试验分析

利用激光烧结快速成型技术可以烧结覆膜陶瓷材料，形成然造用型腔壳体并直接应用于铸造，制作金属零件，由于在快速原型制造领域所使用的激光器功率普遍较低，因此，无法实现真正意义上材料的直接烧结，目前所能实现的是覆膜陶瓷的间接烧结，即利用激光融凝陶瓷表面涂覆的有机物薄膜，使陶资粉末粘结成一个原型壳体。由此形成的壳体原强度较低，不能直接用于铸造。因此，二次烧结作为一种后处理工艺用于提高壳体强度，与烧结工艺参数对原型壳体强度的影响同等重要。通过试验分析，在烧结工艺参数中，扫描间隔和扫描速度是影响原型壳体强度的主要因素，其直接影响烧结原型第一强度的变化。二次烧结后处理可以大幅度提高壳体的二次强度，满足铸造对壳体的强度要求，最后以整体叶轮的快速制造为例，验证了上述结论。     

焊接过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS,对T型焊接的温度场和应力场的分布进行了动态模拟,提出高斯函数和双椭球函数相结合的双热源模型.并应用APDL语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟,其结果与理论值比较吻合.     

地面模拟热颤振试验研究

本文介绍航空结构在气动加热和非定常气动力联合作用下,求结构热颤振特性的地面模拟试验方法。文中介绍了四种结构模拟颤振试验结果并与设定温度场理论计算值和实测温度场理论计算值进行了比较,其结果是令人满意的。最后对试验值进行了讨论并作出结论。     

基于辐射和传导耦合的蜂窝夹芯结构传热性能分析

对防热系统的蜂窝夹芯结构,采用全灰体假设同时考虑热传导和热辐射两种传热形式对温度场的耦合作用,利用稳态时热流量守恒建立了蜂窝芯层温度场的非线性积分方程.离散化后利用数值方法得到方程组的数值解,计算结果与美国兰利研究中心的实验结果吻合得较好.利用计算结果, 讨论了下面板、柱体层的灰度、蜂窝结构长径比对结构温度场的影响.     

脉冲调制光热辐射测量的分层模型与计算

给出了脉冲调制光热辐射中温度场分布的数值模拟结果,建立了分层介质的三维热扩散模分析了层深度、大小等信息与温度场的关系,并将计算结果同扫描式测量的实际测量结果相比较,两者符合良好。     

星载天线的热分析技术方法研究

针对ANSYS软件不能通过轨道信息模拟太空环境下的温度场,提出了利用I-DEAS软件和ANSYS软件相结合进行星载天线热分析的方法和基本步骤。该方法首先通过I-DEAS软件计算出太空环境下的温度场,然后利用Delphi语言编写的接口程序把I-DEAS的计算结果导入到ANSYS中去,最后通过ANSYS计算出在轨星载天线的热变形和热应力。通过一具体的算例,说明了此方法的可行性和有效性。     

一种基于TDLAS的高分辨率二维温度场重建算法及数值仿真

发展了一种基于TDLAS正交光路的二维燃烧场温度重建算法,为了评价该重建方法,数值仿真了2N (N≥3)条视线(Light-of-sight,LOS)测量路径呈N×N均匀排布时对两种不同的温度场的二维重建结果,并定义了最大偏差和平均偏差两个物理量来描述N值对重建结果的影响。结果表明,对于对称的单峰非均匀温度场,重建的温度场最大偏差在50K(2.5%)以内,最大偏差随N的奇偶而波动,其总体趋势随N增大而减小;平均偏差随着N的增大而减小,N≥9时最大偏差和平均偏差的改善均已不明显;对于双峰温度场,用该方法二维重建的结果最大偏差超过350K(15.2%),平均偏差大于0.03,并出现严重失真,此时可通过额外布置斜穿待测场的测量路径来改善测量结果。研究结果对实际的二维测量系统的搭建和应用有指导意义。     

电磁辅助激光熔化沉积的残余应力

针对激光熔化沉积内部残余应力较大的问题,对其产生的机理作了分析。基于电磁场的应用原理,提出电磁辅助激光熔化沉积以降低其残余应力的方法。利用ANSYS参数化编程语言APDL模拟了电磁辅助激光熔化沉积的过程,分析了成形件残余应力的变化规律,结果表明同步加载轴向电磁力能较好地消减成形件内部残余应力。采用X射线衍射结合电解腐蚀的方法进行深度方向的残余应力测量试验,试验结果验证了电磁辅助的有效性。     

Aero-thermo-elastic Numerical Calculation and Analysis of Spinning Rocket

The application of computational fluid dynamics/computational solid method （CFD/CSM） on solving the aero-thermo-elastic problem of spinning rocket is introduced. Firstly, the aerodynamic coefficients of a rocket are calculated, and the results are compared with the available experimental data, which verified the accuracy of the CFD output. Then, analysis is carried using ANSYS Workbench multi-physics coupling platform, which includes fluid, thermal, and structural solvers. The results show that spinning causes a significant effect on the de formations and stresses. Furthermore, thermal stresses due to high temperature at the rocket warhead and tail edges have a dominated effect, even more than those produced by aerodynamic forces. Consequently, this important outcome should be taken into consideration during the rocket design stages.     

间接性选区激光烧结铁粉材料及成型工艺研究

本文进行了间接性选区激光烧结铁粉成型粉末的实验,结果表明以环氧树脂作为粘结剂的铁粉成型粉末制备简单、成型性好、成本低,并对工艺参数进行了优化。用此种材料在优化的工艺参数下制作出了复杂的三维零件且误差稳定在 0.3 mm左右。     

基于选择性激光烧结的结构电路一体化技术研究

为了实现结构电路一体化部件的快速制造,本文提出将增材制造技术与结构电路一体化技术相结合。传统结构电路一体化工艺基于注塑成形技术,成本高、周期长,难以实现快速制造与迭代设计。本文提出基于选择性激光烧结(Selective laser sintering,SLS)技术,开展结构电路一体化的制造工艺研究,该技术具有成型速度快、精度高等特点。尝试以激光烧结方式实现成形,随后进行激光活化和化学镀。试验结果表明可以在成形件表面快速制造出具有优良导电性能的镀铜区域。     

机载蒸发循环制冷系统板翅式蒸发器换热特性

从叉流板翅式蒸发器翅片传热和隔板热平衡方程出发建立了蒸发器的分布参数稳态数学模型,用有限差分法计算了蒸发器内的温度分布和换热特性。模型中制冷剂侧采用均相流动假设,空气侧考虑了湿工况的影响。为了求解两流程板翅式相变换热器的数学模型,本文提出了一种以第一、第二流程分界隔板上温度分布为收敛依据的计算方法,得出了蒸发器中空气温度场及制冷剂两相流干度和温度场的分布规律。计算结果表明,蒸发器中温度场和干度的分布规律是由叉流式换热器的结构特点及制冷剂和空气的相对流动方向决定的,制冷剂在一个流动通道中沿垂直流动方向干度分布很不均匀,即一边是过热蒸气,而另一边则含有未蒸发的制冷剂液体。由于过热蒸气与空气的换热系数较低,蒸发器中存在大面积过热区势必影响其换热效率,同时,蒸发器出口含有制冷剂液滴不仅减少了系统制冷量,降低了系统的性能系数,严重时可能对压缩机的工作造成不良影响。因此在设计蒸发器时必须充分考虑干度不均匀性的影响,采取必要措施尽量使出口干度均匀。计算结果与相关文献中实验结果比较证明了本文所建立的模型是合理的。     

电渣熔铸过程渣池深度对钢锭应力场影响的模拟研究

针对电渣熔铸钢锭各部位温差大,易产生热应力及测量困难,本文采用大型有限元分析软件ANSYS对电渣熔铸过程中不同渣池深度时的钢锭应力场进行了模拟研究,研究结果表明不同渣池深度时的钢锭表面沿轴向自顶而下等效应力和轴向应力分布均基本遵循对数函数关系。模拟结果与实际相吻合,运用此模型可预报钢锭应力场状况,指导实际生产。     

金属零件的一种快速成型制造方法

金属零件的快速制造是快速成型技术的最终目标之一,也是当今快速成型领域的一大研究热点。本文在介绍快速成型技术的一个重要分支－选区激光烧结的基础上,提出了一种基于小功率激光快速成型系统的金属零件成型工艺。这种方法首先烧结金属与有机粘结剂的混合粉末,生成“绿件”,而后除粘、熔渗金属,最终得到致密的金属件。最后,文中给出了加工实例,并对这种工艺的影响因素进行了详细的分析与讨论。