等离子熔积成形过程的温度场有限元模拟.pdf

节选段落一：
等离子熔积成形过程的温度场有限元模拟
王桂兰 　张 　珩 　张海鸥
(华中科技大学 塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室 , 湖北 武汉 430074)
摘要 : 建立了等离子熔积成形过程移动热源和动质传热的三维有限元数学模型 ,进行了该过程温度场的模拟
分析. 模拟结果表明 ,等离子熔积成形的温度场具有时空交变与不均匀分布的特性 ,随着熔积层数的增加 ,零
件温度均匀化程度提高 ,冷却速度下降 ;但随着冷却速度下降 ,易产生流淌 ,影响成形性. 最后通过对温度场的
实验测定 ,模拟结果与实验结果基本符合 ,证明了熔积成形模拟计算模型的合理性.


节选段落二：
随着熔积的进
行 ,单元按熔积路径顺序激活 ,所有激活的熔积层
单元与基板单元共同进行耦合分析. 如图 2 所示 ,
从 B 点顺时针熔积. 熔积层和基板都采用三维耦
合的 8 节点单元 (ANSYS SOL ID5) ,每个节点具
有 6 个自由度.
图 2 　划分的网格单元
2 . 2 　传热边界条件和初始条件
熔积成形过程中的传热方式为热传导、对流
和辐射.


节选段落三：
图 5 　熔积圆环时凝固后的熔积层横截面上
的温度曲线
熔池熔深 ( L ) 随时间变化的曲线如图 6 所
示. 随着成形的进行 ,熔深逐渐加大 ,但其增加趋
势渐缓.
模拟计算结果表明 ,第二层熔积层是在第一
层熔积层造成的预热状态下熔积 (下转第 10 页)
·3·第 1 期 　 　 王桂兰等 : 等离子熔积成形过程的温度场有限元模拟 　　
含量梯度引起的水蒸气的扩散系数.