熔融沉积制造成型过程的数值模拟

发布时间：2020-04-15 21:08

【摘要】：熔融沉积制造(FDM)是最重要的快速成型工艺之一。本文应用大型有限元分析软件ANSYS中的“单元生死”技术模拟成型过程中材料的堆积,考虑随温度变化而变化的热传导、比热容等热物性参数,建立了熔融沉积制造工艺过程的三维温度场和应力场的有限元模型,用焓处理相变潜热的影响。 本文应用所建立的有限元模型,讨论了不同扫描速度对成型零件应力及变形的影响。从理论上验证了高速扫描的合理性和可行性。又分析了不同扫描方式及长宽比对温度、应力分布的影响。 本文的有限元模拟结果与相关文献报道的实验结果有较好的一致性,说明本文所建立的有限元模型是合理的,可以很好的模拟熔融沉积制造快速成型成型零件的翘曲变形,这为指导工艺的发展方向、合理地选择工艺参数提供了理论依据。
【图文】：

一台FDM一1650(台面为250nunx250nunx250nun)机型后，先后推出FDM一2000、FDM一3000和FDM一8000机型，图2一1为本校购买的美国s忱的asys公司生产的Dimnesion型号的FDM快速成型机外形，成型尺寸203~X203~x305~。该系统采用挤出头磁浮定位(Ma娜。Drive)系统，可在同一时间独立控制图2一1Dinlension外观图两个挤出头。因此其造型速度为过去的5倍。2.，FOM熔融沉积制造的工艺原理1131挂材供纷图2一2熔融挤压快速成型的工艺熔融沉积制造工艺采用一个加热器将热塑性材料加热成液态，并根据片层参数控制加热喷头沿模型断面层扫描，同时挤压并控制液体流量，使粘稠液体均匀地铺撒在断面层上，如图2一2所示。其关键部件为具有两个喷嘴的喷头，，其中一个喷嘴用于挤出成型材料

(2)随着扫描速度的提高，底面的高应力范围减小。.423扫描速度与应力波动的关系图4一7为不同扫描速度下底面al点处应力的变化历程，可以看出，扫描速度越高，应力增长越平缓，最后所达到的应力值越低;扫描速度越低，应力波动越频繁。从分析的结果得出如下结论:()l高应力的波动很可能是导致层面剥离产生翘曲的重要因素，其表现方式就是在成型过程中层面剥离往往发生在剥离层堆积完，在其上又堆积了若干层以后。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH16

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本文编号：2628986