2319铝合金电弧增材制造温度场与应力演变研究

构建2319铝合金电弧增材制造热-弹-塑性有限元模型(FEM),计算成形过程瞬态温度场和熔合线附近温度梯度,分析工艺参数对熔池温度场的影响。研究不同工艺参数下熔池温度场分布规律,结果表明,温度梯度随电流的增加和基板移动速度的减小而增加。在温度场计算的基础上,利用热-弹-塑性有限元模型研究电弧增材过程残余应力的演化和分布规律。单道沉积情况下基板上纵向应力为压应力,沉积层内为拉应力,且纵向应力在数值上与等效应力接近,最大应力出现在沉积层中间部分。研究工艺参数对沉积层应力的影响规律,结果表明,提高基板移动速度可以降低沉积层内部的等效应力和纵向应力,而增大电流则会使沉积层内的等效应力和纵向应力增大。结合温度场结果可知,熔池内温度梯度与残余应力的大小呈正相关关系。

矿山装备曲轴激光再制造数值模拟及性能调控

针对矿山装备发动机曲轴激光熔覆过程中温度分布对熔覆层质量的影响,利用ANSYS软件及生死单元法对熔覆过程进行模拟仿真,得到不同工艺参数下激光熔覆层的温度场,获得了熔池温度及冷却速度的变化规律。结果表明:熔池最高温度受激光功率的影响比较大,冷却速度与扫描速度呈正相关,热影响区随着扫描速度的增加而减小。温度场分布与红外摄像仪拍摄结果比较接近,验证了模型的可靠性。

电弧增材制造成形规律、组织演变及残余应力的研究现状

电弧增材制造技术以其在大型构件成形方面的独特优势得到越来越多的关注,成为应用最广泛的金属增材制造技术之一。介绍了电弧增材制造技术的发展史,从"控形控性"的角度出发,分析了工艺参数对沉积层形貌的影响规律,讨论了成形件的显微组织演变机制,介绍了残余应力数值模拟方法及其优缺点,指出计算流体动力学和有限元方法相结合是未来研究趋势之一,总结了控制应力和变形常用的方法以及电弧增材制造面临的问题和挑战。

金属增材制造中微观组织相场法模拟研究进展

金属增材制造技术是近30年发展起来的一项具有战略意义的先进制造技术。目前对增材制造的研究主要集中在制造装备与控制系统研发、产品性能测试等方面,对构件内微观组织的形成以及宏微观结构性能的关系研究较少。本文简要介绍了金属增材制造发展现状以及在微观组织演化方面研究的不足,揭示了微观组织演化研究的重要性和迫切性。针对相场法的基本原理和优势,着重分析相场法应用于金属增材制造中的模型选取、非材料物性参数的确定等问题及解决方法,从相场数值模拟的角度来探讨工艺参数对微观组织的影响。文章最后指出利用相场法模拟金属增材制造过程中微观组织演化符合未来的发展趋势。

电弧辅助铝合金熔融涂覆成形过程数值分析

针对金属熔融涂覆成形过程中铝合金铺展不充分的难点以及铝合金对激光吸收率低的问题,设计了惰性气体钨极保护焊电弧辅助预热的成形装置。基于有限差分法,采用Fortran语言自编程与Flow3D软件相结合的方式,分别建立了电弧热源对熔池产生的驱动力的单独作用模型以及耦合分析模型,并阐述了熔池内温度场和流场的演化过程。研究发现,当电流为200A时,熔池内驱动力影响由大到小的排序为表面张力、电弧压力、洛伦兹力、拖曳力、浮力,该结果可为驱动力耦合作用时熔池内部流场方向的演化提供分析基础。对焊接熔池与喷头流出的高温液体之间的传热传质过程进行了计算,发现高温液体在表面张力与分子亲和力的作用下,接触熔池的瞬间快速流进熔池。将数值计算结果与实验结果进行对比得到,熔池的最大宽度及高度误差分别为1.1%、0.6%,热影响区的最大宽度及高度误差分别为9.3%和5.4%,单层单道件的最大宽度和高度误差分别为3.5%及2.1%,表明数值计算模型对成形过程的分析有较高的可信度。

“互联网+”背景下创新创业教育融入专业课程的重构——以《国土空间规划》课程为例

在“互联网+”时代背景下,创新创业教育融入专业课程是高等学校综合改革的热点问题。该文从需求侧与供给侧两个视角开展研究:首先,通过开展问卷调查,从学生需求角度分析了创新创业教育与专业课程融合的必要性;然后以《国土空间规划》课程为例,从重构课程内容、强化教学实践、创新教学方法、改革考核方式四个角度研究了“专创融合”的教学模式,以期在专业教育中提升学生创新创业能力。