电子束增材制造Ti-6Al-4V钛合金的有限元模拟

发布时间：2021-11-01 23:22

　　电子束增材制造（Electron Beam Additive Manufacturing,EBAM）是近年来一种新兴的先进增材制造技术,已得到广泛关注并逐渐应用于快速制造、生物医学工程等领域。在电子束增材制造过程中,粉末层局部经历了急速加热和冷却的过程,产生高温度梯度,导致加工零件应力与应变的产生。残余应力与应变严重影响材料的成型性,降低成形件的尺寸精度和性能,因此研究电子束增材制造成型过程中的温度场和应力场对优化加工工艺、提高成型件性能具有重要意义。本文利用大型有限元分析软件ANSYS,以Ti-6Al-4V合金为研究对象,在研究块状材料温度场的基础上,设计出多孔立方网格材料的有限元模型,对其温度场和应力场进行深入研究。对块状材料温度场的分布进行研究,重点分析不同工艺参数对温度场的影响及多层多道温度场的分布规律。结果表明,不同的工艺参数对温度场有着不同的影响,熔池温度和冷却速率随着扫描功率的升高、电子束光斑直径、扫描间距、扫描速度的减小而增大。熔池的宽度和深度随着扫描功率的增加而增大,随着扫描速度和扫描间距的增加而减小,随着光斑直径的增大,熔池宽度增大,深度减小。通过控制功率可以控制每... 

【文章来源】：烟台大学山东省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 医用多孔钛及钛合金的概况
    1.2 电子束增材制造(EBAM)
        1.2.1 电子束增材制造的加工原理
        1.2.2 电子束增材制造的优势
    1.3 ANSYS有限元分析
    1.4 电子束加工温度场和应力场的研究现状
    1.5 课题的研究目的及意义
    1.6 论文的主要研究内容
2 实验方法
    2.1 温度场分析基本理论
        2.1.1 热源模型
        2.1.2 初始条件及边界条件
        2.1.3 相变潜热的处理
        2.1.4 温度场有限元算法
    2.2 应力场分析基本理论
        2.2.1 基本假设
        2.2.2 本构方程
        2.2.3 屈服准则
        2.2.4 流动准则
        2.2.5 强化准则
        2.2.6 应力场有限元算法
3 电子束增材制造块状材料有限元分析
    3.1 有限元几何模型的建立
    3.2 温度场模拟结果分析
        3.2.1 单层多道次扫描温度场模拟结果分析
        3.2.2 不同工艺参数对温度场的影响
        3.2.3 多层多道次扫描温度场模拟结果分析
    3.3 本章小结
4 电子束增材制造多孔立方网格材料有限元分析
    4.1 有限元几何模型
    4.2 温度场模拟结果分析
        4.2.1 不同扫描路径下单层网格材料的温度场分析
        4.2.2 不同扫描路径下多层网格材料的温度场分析
    4.3 应力场模拟结果分析
        4.3.1 不同扫描路径下单层网格材料的应力场分析
        4.3.2 不同扫描路径下多层网格材料的应力场分析
    4.4 本章小结
5 结论
参考文献
附录 ：攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3470880