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基板预变形下激光立体成形直薄壁件应力和变形的有限元模拟
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:中国激光
  • 时间:2012
  • 页码:68-74
  • 分类:TG142[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072, [2]南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,江西南昌330063
  • 相关基金:中国博士后科学基金(20090461312); 西北工业大学基础研究基金(NPU-FFR-JC200808); 凝固技术国家重点实验室自主研究课题项目(16-TZ-2007,39-QZ-2009,05-BZ-2010)资助课题
  • 相关项目:激光立体成形GH4169合金的再结晶机理研究
中文摘要:

针对单道多层的直薄件激光立体成形过程,建立了基板预变形和无预变形条件下的3D参数化有限元模型,进行了应力和变形的瞬时热弹塑性有限元模拟分析。模拟结果表明,基板预变形处理影响成形件应力和变形的分布与大小,并可减轻基板的翘曲变形。预变形下基板下表面具有初始拉应力点的残余应力值比无预变形要小,基板与熔覆层接触的界面中间位置残余应力也小于无预变形的情况,直薄壁件最大残余压应力所在位置也发生变化。在两模型中,熔覆层两侧边缘位置变形严重,而中间位置变形较小。熔覆层首层的沉积对基板变形量影响最大,后续熔覆层的沉积对基板变形量影响程度逐渐减小并最终趋于稳定。成形前对基板进行适当的预变形处理可以有效控制成形件变形和改善应力分布。

英文摘要:

Finite element method(FEM) models are established to perform transient thermo-elastic-plastic FEM analysis on stress and deformation of single-pass multilayer with and without substrate pre-deformation during laser solid forming(LSF).Simulation results show that substrate with pre-deformation can affect the distribution and size of stress and deformation in formed parts which can effectively alleviate the warpage of substrate.The point with initial tensile stress on the bottom surface of substrate has a smaller residual stress than that of the substrate without pre-deformed.The middle position of the interface between the substrate and the cladding layer also has a smaller residual stress than that of the substrate without pre-deformation.In both models,the positions of maximum residual compressive stress are different.Both sides of cladding layers deform badly compared with the middle location.The first cladding layer has the largest effect on substrate deformation;the deformation of the substrate gradually reduces as the cladding process proceeds.The longitudinal displacement change rate of the substrate constantly reduces and eventually tends to stable.Appropriate pre-deformation of the substrate before LSF can effectively control deformation of the substrate and improve stress distribution of the part.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849