熔融沉积过程中单向扫描路径对制件残余应力的影响

发布时间：2022-01-05 04:42

　　熔融沉积成型（FDM）是将材料从熔融态转化为固态的逐层堆积过程,同时存在着热量的输入和传导,而温度变化会造成FDM制件残余应力的产生.残余应力作为附加载荷会直接影响产品表面质量以及几何尺寸的精度,还会造成产品发生翘曲变形以及一些内在缺陷.文中利用"单元生死"技术并基于ANSYS参数化编程语言（APDL）动态模拟单向FDM制件在常规和改进型两种不同扫描路径下的温度场,并继而分析在温度场作用下制件内残余应力的分布及其随平行于丝材轴线扫描方向（纵向）的演变过程.数值模拟和实验验证的结果均表明,通过改进型扫描路径打印出来的制件,残余应力的最大值下降很多,分布也更合理,较多区域只有3次应力波动,有力证明了该种扫描路径的优越性. 

【文章来源】：江苏科技大学学报(自然科学版). 2019,33(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

特征节点等效应力对比

观察特征节点纵向应力对比图发现,常规扫描路径下特征节点纵向应力也均经历了6次峰值,而改进扫描路径下特征节点A和B经历了4次,C和D经历了3次,其中特征节点C的纵向残余压应力分别为5.1和0.7 MPa,后者远小于前者.两种扫描路径下制件纵向应力云图和特征节点纵向应力对比如图7,8,特征节点应力汇总如表2.图8 特征节点纵向应力对比

图7 纵向应力云图表2 特征节点应力汇总Table 2 General table of stress remittance for characteristic nodes 特征节点 扫描路径 等效应力/MPa 纵向应力/MPa 最大值 最小值 残余值 最大值 最小值 残余值 A 1 45.0 8.9 38.7 44.1 0 6.0 2 38.1 8.8 25.7 43.6 0 8.2 B 1 38.0 0 33.3 38.2 0 -1.9 2 37.0 0 12.5 37.5 0 -1.1 C 1 40.7 0 21.7 28.1 0 -5.1 2 41.3 0 14.5 3.6 0 -0.7 D 1 35.8 0 25.5 36.4 0 0.2 2 35.8 0 18.1 7.8 0 2.9

【参考文献】：
期刊论文
[1]循环式垂直水洞试验段有机玻璃的强度校核[J]. 周方明,陈琴,陈胜堂.  江苏科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[2]熔融沉积微隙率与黏结强度关系模型的建立[J]. 周应国,刘新川,王建伟.  塑料科技. 2016(07)
[3]熔融堆积成型中的原型翘曲变形[J]. 王天明,习俊通,金烨.  机械工程学报. 2006(03)
[4]熔融沉积快速成型工艺的原理及过程[J]. 赵萍,蒋华,周芝庭.  机械制造与自动化. 2003(05)

硕士论文
[1]熔融沉积快速成型精度及工艺研究[D]. 张媛.大连理工大学 2009



本文编号：3569748