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

高士友¹，杜宝亮¹，席明哲²，张永忠²，石力开²，纪宏志¹

(1.燕山大学机械工程学院,秦皇岛,066004;
2.北京有色金属研究总院,北京,100088)

摘要: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.

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;

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