TC4钛合金微型液滴成形热应力分析Thermal stress analysis of micro-droplets formation of TC4 titanium alloy
刘伟;李素丽;
摘要(Abstract):
为研究多层液滴冷却至室温后内部残余应力分布以及新一层液滴滴下时和原来已经完全冷却区域间的残余应力分布情况,利用有限元分析软件ANSYS对TC4钛合金微滴沉积过程中热应力变化进行模拟仿真。基于参数化设计语言APDL建立有限元分析模型,采用间接耦合的方式模拟热应力,分析区域冷却过程温度场,并将温度场结果数据以载荷的形式加入结构分析中。结果表明:液滴滴落完成时温度扩散程度很小,经过一段时间冷却后,热量由液滴区域向已经冷却区域传递,最后接近于室温;后续滴落液滴区域出现了明显的收缩变形,中间区域向下凹陷;液滴区域靠近分界面附近受到拉应力,而原先冷却区域靠近分界面处受到压应力,但均小于屈服应力,说明新的一层液滴滴下和原先冷却的液滴区域不会产生开裂。
关键词(KeyWords): TC4钛合金;沉积成形;有限元分析;热应力
基金项目(Foundation): 基金项目:Gfy 13-07
作者(Author): 刘伟;李素丽;
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DOI: 10.14024/j.cnki.1004-244x.2014.04.024
参考文献(References):
- [1]陶院,杨方,罗俊,等.基于应力波驱动的金属微滴按需喷射装置开发及试验研究[J].机械工程学报,2013,49(7):162-168.
- [2]肖渊,齐乐华,黄华,等.气压驱动金属熔滴按需喷射装置的设计与实现[J].北京理工大学学报,2010,30(7):780-784.
- [3]ZENG Xianghui,QI Lehua,HUANG Hua,et al.Control system development and experimental study on ultrasonicvibration feeding[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2011,24(6):1083-1088.
- [4]王永先.电磁力驱动钎料微喷射原理与实验研究[D].武汉:华中科技大学,2007.
- [5]Cheng S X,LI Tiegang,Chandra S.Producing molten metal droplets with a pneumatic droplet-on-demand generator[J].Journal of Materials Processing Technology,2005,159(3):295-302.
- [6]Orme M,Smith R F.Enhanced aluminum properties by means of precise droplet deposition[J].Journal of Manufacturing Science and Engineering,2000,122(3):484-493.
- [7]CAO Wenbin,Miyamoto Y.Freeform fabrication of aluminum parts by direct deposition of molten aluminum[J].Journal of Materials Processing Technology,2006,173(2):209-212.
- [8]黄华,齐乐华,曾祥辉,等.超声振动微量给粉机理及振幅对给粉速率的影响[J].机械工程学报,2009,45(1):267-272.
- [9]刘继常,李力钧.激光熔覆成形金属薄壁结构的试验研究[J].机械工程学报,2004,40(10):185-188.
- [10]桂毓林,于川,刘仓理,等.带尾冀的翻转型爆炸成形弹丸的三维数值模拟[J].爆炸与冲击,2005,25(4):313-318.
- [11]周兆锋,陈明和,范平.钛合金热应力校形的数值模拟研究[J].南京航空航天大学学报,2009(10):620-626.
- [12]赵丹,刘志东,田宗军.钛合金表面激光重熔高温抗氧化涂层温度场仿真[J].热处理技术与装配,2007(12):23-29.
- [13]刘建青,郭涛,顾文彬,等.三点起爆形成尾翼EFP的数值模拟和实验研究[J].爆炸与冲击,2013,33(1):38-47.