同轴送粉式激光增材制造沉积形貌的模拟研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 符号表 | 第13-14页 |
| 第1章 绪论 | 第14-22页 |
| 1.1 引言 | 第14-15页 |
| 1.2 研究背景及意义 | 第15-18页 |
| 1.2.1 激光增材制造技术在交通行业的应用 | 第15-16页 |
| 1.2.2 激光增材制造作用原理 | 第16-17页 |
| 1.2.3 激光增材制造数值模拟的意义 | 第17-18页 |
| 1.3 激光增材制造数值模拟的研究现状 | 第18-21页 |
| 1.3.1 光-粉耦合作用的研究现状 | 第18-19页 |
| 1.3.2 熔池气-液界面追踪研究现状 | 第19-20页 |
| 1.3.3 传热与对流研究现状 | 第20-21页 |
| 1.4 本文研究目的及内容 | 第21-22页 |
| 第2章 激光增材制造数学模型的建立 | 第22-36页 |
| 2.1 物理模型 | 第22-23页 |
| 2.2 光-粉耦合数学模型 | 第23-27页 |
| 2.2.1 激光热源模型 | 第23-25页 |
| 2.2.2 粉末与激光的耦合作用 | 第25-27页 |
| 2.3 熔池形貌瞬态演变模型 | 第27-29页 |
| 2.3.1 界面追踪Level Set方法 | 第28页 |
| 2.3.2 基于增材制造的Level Set方程 | 第28-29页 |
| 2.4 传热数学模型 | 第29-31页 |
| 2.4.1 激光热源边界条件 | 第30页 |
| 2.4.2 能量方程 | 第30-31页 |
| 2.5 流场数学模型 | 第31-34页 |
| 2.5.1 流体运动驱动力 | 第31-32页 |
| 2.5.2 流场动量方程 | 第32页 |
| 2.5.3 统一形式的动量方程及连续性方程 | 第32-34页 |
| 2.6 计算域中热物性参数计算 | 第34-35页 |
| 2.7 本章小结 | 第35-36页 |
| 第3章 数学模型控制方程离散求解 | 第36-51页 |
| 3.1 控制方程的数值方法及网格划分 | 第36-37页 |
| 3.1.1 有限体积法 | 第36页 |
| 3.1.2 非均匀网格划分 | 第36-37页 |
| 3.2 控制方程的数值离散 | 第37-42页 |
| 3.2.1 能量方程的离散方法 | 第37-41页 |
| 3.2.2 动量方程的离散方法 | 第41-42页 |
| 3.3 离散方程的求解步骤 | 第42-44页 |
| 3.3.1 能量方程及动量方程数值求解 | 第42页 |
| 3.3.2 水平集函数数值求解 | 第42-44页 |
| 3.4 求解程序编写 | 第44-46页 |
| 3.5 模拟结果分析 | 第46-49页 |
| 3.5.1 粉末与激光的作用 | 第46-47页 |
| 3.5.2 沉积层的形成过程 | 第47-49页 |
| 3.5.3 熔池的温度场变化过程 | 第49页 |
| 3.6 本章小结 | 第49-51页 |
| 第4章 模拟及实验结果对比分析 | 第51-64页 |
| 4.1 实验方案及系统搭建 | 第51-55页 |
| 4.1.1 实验系统 | 第51页 |
| 4.1.2 实验设备 | 第51-54页 |
| 4.1.3 实验方案 | 第54-55页 |
| 4.2 送粉量对沉积过程的影响 | 第55-57页 |
| 4.2.1 送粉量对熔池温度的影响 | 第56页 |
| 4.2.2 送粉量对沉积层形貌的影响 | 第56-57页 |
| 4.3 激光功率对沉积过程的影响 | 第57-60页 |
| 4.3.1 激光功率对熔池温度的影响 | 第57-58页 |
| 4.3.2 激光功率对沉积层形貌的影响 | 第58-60页 |
| 4.4 扫描速度对沉积过程的影响 | 第60-63页 |
| 4.4.1 扫描速度对熔池温度的影响 | 第60-61页 |
| 4.4.2 扫描速度对沉积层形貌的影响 | 第61-63页 |
| 4.5 本章小结 | 第63-64页 |
| 总结与展望 | 第64-66页 |
| 参考文献 | 第66-70页 |
| 致谢 | 第70-71页 |
| 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文) | 第71页 |
