金属直薄壁件激光直接沉积过程的有限元模拟Ⅱ.沉积过程中热应力场的模拟

金属学报, 2006, 42(5): 454-458. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2006.05.002

金属直薄壁件激光直接沉积过程的有限元模拟Ⅱ.沉积过程中热应力场的模拟

石力开 ^1, , 高士友 ^2, , 席明哲 ^3, , 纪宏志 ^4, , 张永忠 ^5, , 杜宝亮 ^6,

1.北京有色金属研究总院,北京,100088

2.燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004

3.北京有色金属研究总院,北京,100088

4.燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004

5.北京有色金属研究总院,北京,100088

6.燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004

基金项目: 中国科学院资助项目(0331010) 科技部科研项目(G2000067205)

关键词：激光直接沉积 , 金属直薄壁件 , 有限元模拟 , 热应力 , 开裂 , 沉积过程

FINITE ELEMENT SIMULATION FOR LASER DIRECT DEPOSITING PROCESSES OF METALLIC VERTICAL THIN WALL PARTS Ⅱ. The Simulation for Thermal Stress Field During Depositing Processes

建立了按激光光斑直径逐点沉积热力耦合的热应力有限元分析模型.316L不锈钢直薄壁件沉积过程的热应力模拟结果显示,拉应力区出现在基板与沉积部分界面处(界面拉应力区)和沉积部分顶部(顶部拉应力区);拉应力区的位置随激光束的运动不断变化.实验证明,沉积过程中的开裂分别发生在沉积部分顶部(顶部开裂)和基板与沉积部分界面处的边缘部位(边缘开裂).顶部开裂出现在顶部拉应力区,边缘开裂出现在界面拉应力区中拉应力最大的边缘部位.有限元模拟结果很好地解释了实验中的开裂现象.

参考文献

[1]	Nickel A H.PhD Thesis,Stanford University,1999
[2]	Nickel A H,Barnett D M,Prinz F B.Mater Sci Eng,2001;A317:59
[3]	Labudovic M,Hu D,Kovacevic R.J Mater Sci,2003; 38:35
[4]	Shen Z H,Zhang S Y.Opt Laser Technol,2001; 33:533
[5]	Toyserkani E,Khajepour A,Corbin S.Opt Laser Eng,2004; 41:849
[6]	Hofmeister W.JOM,1999; 51(7):241
[7]	Dai K,Shaw L.Acta Mater,2004; 52:69

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FINITE ELEMENT SIMULATION FOR LASER DIRECT DEPOSITING PROCESSES OF METALLIC VERTICAL THIN WALL PARTS Ⅱ. The Simulation for Thermal Stress Field During Depositing Processes

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