复杂薄壁零件激光快速成形过程的热力耦合场数值模拟

研究直接激光成形过程中叶片温度场与热应力场的关系,改善成形质量.以空心叶片为例,根据激光测量仪测得的散点图,用圆弧逼近得到叶片的近似轮廓.利用有限元软件MSC.Marc建立Ti-6Al-4V(TC4)圆弧逼近的空心叶片的有限元模型,并对激光直接成形过程进行数值模拟,得到叶片在成形过程以及冷却过程中的温度场和热应力场.随着成形的进行,由于热量的积累,成形叶片的温度不断升高,已成形部位的热应力随着成形过程的热循环不断变化,小曲率半径处的热应力大,且热循环对热应力变化影响较小；在直接激光成形结束后,整体温度开始下降,各处的热应力都逐渐升高.通过分析温度场和热应力场的分布情况,得到不同曲率半径对温度场和热应力场的影响规律.基于模拟结果,总结的规律和试验经验,提出改善成形质量的有效方法.并利用激光直接成形技术,加工出模拟分析模型的实物零件,验证模拟和结论的正确性.