直壁墙电弧增材制造过程建模与分析开题报告

 2022-01-09 09:01

全文总字数:5414字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着科学技术的进步,人类社会对金属材料类产品质量好坏、生产周期长短以及材料成本高低等问题给予高度重视,电弧增材制造技术凭借其自身的优势在金属材料领域得到广泛应用[1]。电弧增材制造技术(wire and arc additivemanufacturing,waam)是一种以电弧为能量来源,通过丝材的逐层熔覆实现构件快速成形的技术,相对于传统的车、钳、铣、刨等减材技术,其本身具有成形效率高、成本低、材料范围广、成型件致密度高、生产过程更安全等优势,特别适合成形大尺寸零件、以及有色金属零件,在汽车、航天、海洋等领域得到广泛应用[2-5]。正因为如此,世界各国都不遗余力地对电弧增材制造技术进行研究和开发。

电弧增材制造技术在工业领域有着诸多应用。但是,在制备过程中,电弧增材制造技术存在两个较为突出的问题:(1)温度累积导致金属塌陷;(2)过大残余应力引起零件严重变形或开裂[6]。因此,如何避免电弧增材制造过程中金属塌陷和开裂尤为重要。在电弧增材制造过程中,金属塌陷和开裂主要由于温度场和应力场积累影响。在电弧增材制造过程中系统的测量温度场和应力场需要消耗大量的人力物力。利用有限元软件模拟电弧增材制造过程中温度场和应力场分布,可以大大降低成本和生产周期。

随着计算机技术的发展,数值模拟在材料加工领域的应用日趋广泛。电弧增材制造数值模拟通常采用移动热源模型进行瞬态计算,通过“生死单元”方法模拟材料沉积行为与力行为。利用传统的移动体热源进行电弧增材制造的数值模拟时,由于热源体积小且能量密度集中,需要在增材体及附近区域划分致密的网格,同时在非线性分析中要采用小时间步长计算才能保证结果的准确与收敛。以上两点从时间域与空间域两方面决定了电弧增材制造数值模拟的非线性计算量庞大,计算效率低[8]。其效率低下的缺点严重阻碍了实际生产应用,特别是针对大尺寸复杂增材体的制造。因此,开发加速计算方法对数值模拟技术在工程上的推广应用具有重要的作用。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

建立有限元模型:基于数值模拟软件ansys,使用ansys apdl编程语言,创建工件几何模型,定义材料属性,并对模型进行网格划分,从而建立三维热弹塑性有限元模型。

建立焊接热源模型:基于ansysapdl编程语言,建立分段移动温控型热源、逐点移动双椭球体热源、分段移动双椭球体热源三种热源模型。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,学习相关软件,完成模型建立。

第8-12周:完成程序设计、计算与调试,完成结果的初步分析和程 序完善。

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

4. 参考文献(12篇以上)

[1]陈济轮,董鹏,张昆,何京文,梁晓康.金属材料增材制造技术在航天领域的应用前景分析[j].电加工与模具,2014(01):66-69.

[2]florent michel,helenlockett,jialuo ding,filomeno martina,gianrocco marinelli,stewart williams. amodular path planning solution for wire arc additive manufacturing[j].robotics and computer integrated manufacturing,2019,60.

[3]bintao wu,zengxi pan,donghong ding,dominiccuiuri,huijun li,jing xu,john norrish. a review of the wire arc additivemanufacturing of metals: properties, defects and quality improvement[j]. journalof manufacturing processes,2018,35.

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。