圆环构件增材制造残余应力模拟及尺寸效应分析

论文摘要

采用顺序热力耦合有限元模型对圆环构件激光沉积增材制造过程残余应力和残余变形进行数值模拟。在对直板激光沉积增材制造残余应力验证的基础上,对不同激光移动速度、不同尺寸环状构件激光沉积增材制造过程残余应力变化进行了系统的讨论研究。模拟结果表明,激光沉积增材制造后,环形构件残余变形以增材层径向向内弯曲和基板竖向向下弯曲为主;增材层残余应力依然以环向和竖向残余应力为主,最大拉伸残余应力接近材料屈服点。激光移动速度的减小将极大的影响增材层残余应力的分布,提高中间增材层内、外侧环向残余应力,并使得增材层径向向内弯曲量减小。在相同工艺下对不同尺寸环状构件进行激光沉积增材制造,环状构件截面内环向和纵向拉伸残余应力区域均将随构件尺寸的增大而增大,这与构件在经历多次热循环过程中的冷却速度有关。制造过程中可采取提高环境温度、降低冷却速率等方式降低大尺寸构件截面内拉伸残余应力,以提高激光沉积增材制造构件后期服役性能及安全性。

论文目录

• 引言
• 1 数学模型
•   1.1 顺序热力耦合理论
•   1.2 数值模型与验证
• 2 结果讨论
•   2.1 环状构件残余应力分布
•   2.2 激光移动速度对残余状态的影响
•   2.3 构件尺寸对残余状态的影响
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 葛芃,张昭,张少颜,赵国忠

关键词: 尺寸效应,圆环构件,增材制造,残余应力

来源: 塑性工程学报 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 大连理工大学工程力学系,大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金资助项目(11572074)

分类号: TG665

页码: 249-255

总页数: 7

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