钛表面激光熔覆制备生物涂层的热力场数值模拟
发布时间：2021-01-08 11:04
近年来,激光熔覆成型技术在牙科领域得到一定应用,激光参数直接影响成型过程的温度场和应力场,导致成型质量难以控制。为提高熔覆层质量、减小涂层开裂倾向,必须掌握激光熔覆过程的温度场和应力场规律。但是,由于激光熔覆的极热极冷的特性,用实验方法难以准确测量出熔池温度场和应力场分布规律。因此,本文采用数值模拟的方法,对激光熔覆成型过程中温度场和应力场进行研究,以提高成型质量为目标,探究不同激光参数对温度场和应力场的影响,为实际熔覆提供参考。用ANSYS有限元软件,建立了激光熔覆过程的三维温度场的有限元模型。使用APDL编程语言实现了对实验参数的控制。建立简化单道激光模型,确定了基本激光工艺参数为功率90 W,扫描速率0.1 mm/s,激光半径0.1 mm。随后对模型进行了优化并修正了边界条件,修改涂层厚度为0.05 mm后,确定其对应激光功率为225 W时,基底温度超过1668℃,达到熔点,能与涂层形成冶金结合。对不同涂层厚度对表界面温差影响进行了探究,在0.025 mm-0.1 mm厚度区间,表界面温度差增长明显,并且相同节点温度梯度呈先增加后下降趋势,最终确定涂层厚度控制在0.05 mm-0...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几何模型
图 2-2 切割后的几何模型Figure 2-2 Divided geometric model按照试样实际参数等比例建模，在建模时采取了分块、分层建底的形状为圆柱形，直径为 5 mm，高度为 1 mm。涂层预置同样为 5 mm，厚度根据实验需要为可变参数，本实验分别建
图 2-2 切割后的几何模型Figure 2-2 Divided geometric model按照试样实际参数等比例建模，在建模时采取了分块、分层建底的形状为圆柱形，直径为 5 mm，高度为 1 mm。涂层预置同样为 5 mm，厚度根据实验需要为可变参数，本实验分别建立05 mm、0.075 mm、0.1 mm、0.15 mm 和 0.2 mm 多个厚度模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]TA15钛合金不同温度下的静强度性能研究[J]. 唐辉. 热加工工艺. 2016(12)
[2]高温和超高温极端环境下陶瓷管材弹性模量评价新技术[J]. 刘钊,万德田,包亦望,魏晨光,田远,潘瑞娜. 现代技术陶瓷. 2016(02)
[3]选择性激光熔覆氧化铝/氧化锆复合陶瓷的温度场数值模拟[J]. 王伟娜,张凤英,刘治,谭华,马良,党玉琪,高勃. 牙体牙髓牙周病学杂志. 2015(03)
[4]基于ANSYS的真空玻璃激光焊接应力应变分析[J]. 刘峻,朱敏红. 机电产品开发与创新. 2015(01)
[5]钛粉选区激光烧结三维瞬态温度场模拟[J]. 段亮亮,党新安,杨立军,张勇. 机械设计与制造. 2013(12)
[6]激光熔凝表面强化技术及其数值模拟研究进展[J]. 刘慧林,雷玉霞,贺家健,李晗,林高用. 兵器材料科学与工程. 2013(04)
[7]激光粉末沉积温度场和应力场的有限元数值模拟[J]. 付垚,徐向阳,谢水生,黄国杰,程磊,和优锋. 热加工工艺. 2009(05)
[8]浅析差示扫描量热法测定材料的比热容[J]. 郭健. 太原科技. 2007(10)
[9]激光熔覆过程模拟[J]. 赵永,黄安国,林雪楠,熊建钢,李志远. 电焊机. 2007(03)
[10]激光熔覆数值模拟过程中的热源模型[J]. 张平,马琳,赵军军,原津萍,胡家帅. 中国表面工程. 2006(S1)
博士论文
[1]陶瓷材料的静动态力学性能和损伤特性研究[D]. 段士伟.中国科学技术大学 2013
[2]选择性激光烧结热物理过程分析与仿真研究[D]. 马良.华中科技大学 2007
[3]纯钛高温动态拉伸力学性能研究[D]. 黄文.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟[D]. 赵海玲.燕山大学 2013
[2]激光熔覆残余应力场的数值模拟[D]. 顾建强.浙江工业大学 2010
[3]特种疲劳振动试验机的结构动态响应分析[D]. 陈增响.江南大学 2009
[4]激光熔覆的温度及应力分析和数值模拟[D]. 楼凤娟.浙江工业大学 2009
[5]复合材料工装变形分析[D]. 邵坤.南京航空航天大学 2009
[6]送粉式激光熔覆温度场的三维有限元模拟[D]. 刘珍峰.华中科技大学 2006
[7]激光熔覆生物陶瓷涂层的界面研究及其应力场模拟[D]. 戴采云.重庆大学 2003
[8]三维焊接热应力和残余应力演化虚拟分析技术研究[D]. 黎江.广西大学 2002
本文编号：2964481
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几何模型
图 2-2 切割后的几何模型Figure 2-2 Divided geometric model按照试样实际参数等比例建模，在建模时采取了分块、分层建底的形状为圆柱形，直径为 5 mm，高度为 1 mm。涂层预置同样为 5 mm，厚度根据实验需要为可变参数，本实验分别建
图 2-2 切割后的几何模型Figure 2-2 Divided geometric model按照试样实际参数等比例建模，在建模时采取了分块、分层建底的形状为圆柱形，直径为 5 mm，高度为 1 mm。涂层预置同样为 5 mm，厚度根据实验需要为可变参数，本实验分别建立05 mm、0.075 mm、0.1 mm、0.15 mm 和 0.2 mm 多个厚度模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]TA15钛合金不同温度下的静强度性能研究[J]. 唐辉. 热加工工艺. 2016(12)
[2]高温和超高温极端环境下陶瓷管材弹性模量评价新技术[J]. 刘钊,万德田,包亦望,魏晨光,田远,潘瑞娜. 现代技术陶瓷. 2016(02)
[3]选择性激光熔覆氧化铝/氧化锆复合陶瓷的温度场数值模拟[J]. 王伟娜,张凤英,刘治,谭华,马良,党玉琪,高勃. 牙体牙髓牙周病学杂志. 2015(03)
[4]基于ANSYS的真空玻璃激光焊接应力应变分析[J]. 刘峻,朱敏红. 机电产品开发与创新. 2015(01)
[5]钛粉选区激光烧结三维瞬态温度场模拟[J]. 段亮亮,党新安,杨立军,张勇. 机械设计与制造. 2013(12)
[6]激光熔凝表面强化技术及其数值模拟研究进展[J]. 刘慧林,雷玉霞,贺家健,李晗,林高用. 兵器材料科学与工程. 2013(04)
[7]激光粉末沉积温度场和应力场的有限元数值模拟[J]. 付垚,徐向阳,谢水生,黄国杰,程磊,和优锋. 热加工工艺. 2009(05)
[8]浅析差示扫描量热法测定材料的比热容[J]. 郭健. 太原科技. 2007(10)
[9]激光熔覆过程模拟[J]. 赵永,黄安国,林雪楠,熊建钢,李志远. 电焊机. 2007(03)
[10]激光熔覆数值模拟过程中的热源模型[J]. 张平,马琳,赵军军,原津萍,胡家帅. 中国表面工程. 2006(S1)
博士论文
[1]陶瓷材料的静动态力学性能和损伤特性研究[D]. 段士伟.中国科学技术大学 2013
[2]选择性激光烧结热物理过程分析与仿真研究[D]. 马良.华中科技大学 2007
[3]纯钛高温动态拉伸力学性能研究[D]. 黄文.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟[D]. 赵海玲.燕山大学 2013
[2]激光熔覆残余应力场的数值模拟[D]. 顾建强.浙江工业大学 2010
[3]特种疲劳振动试验机的结构动态响应分析[D]. 陈增响.江南大学 2009
[4]激光熔覆的温度及应力分析和数值模拟[D]. 楼凤娟.浙江工业大学 2009
[5]复合材料工装变形分析[D]. 邵坤.南京航空航天大学 2009
[6]送粉式激光熔覆温度场的三维有限元模拟[D]. 刘珍峰.华中科技大学 2006
[7]激光熔覆生物陶瓷涂层的界面研究及其应力场模拟[D]. 戴采云.重庆大学 2003
[8]三维焊接热应力和残余应力演化虚拟分析技术研究[D]. 黎江.广西大学 2002
本文编号：2964481
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