1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁 沈阳 110136
2 沈阳飞机设计研究所，辽宁 沈阳 110135
3 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京 100191
为降低激光沉积修复钛合金基体的残余应力与变形，采用有限元参数化设计语言研究了不同激光扫描路径对修复基体残余应力与变形的影响，模拟了不同扫描路径下修复基体残余应力及不同修复层残余应力的分布情况，并对原因进行了分析。结果表明：不同扫描路径下基体两端残余应力值较大，修复层残余应力值两端高，中间低，采用层间交错扫描路径时，各修复层残余应力值大小和波动幅度降低，修复件表面平整度值最小。采用压痕法对不同扫描方式下修复件表面残余应力进行了测定，得到了不同扫描路径下基体变形曲线，并与模拟结果进行了比较，两者吻合较好，为提高激光修复质量提供了参考依据。
激光修复 扫描路径 残余应力 变形 laser repairing scanning path residual stress distortion 红外与激光工程
2015, 44(10): 2926
沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
为降低激光沉积制造BT20钛合金薄壁零件中的应力与变形, 研究了激光沉积方式对薄壁零件温度场及基体变形的影响。通过建立薄壁零件三维温度场的有限元模型, 对比分析了连续扫描和分区扫描两种扫描方式下温度场、节点热循环、温度梯度的分布规律。模拟和实验结果表明, 采用连续扫描沉积方式下, 薄壁零件热量累积较大, 温度梯度分布不均匀, 引起基体两端产生较大的挠曲变形; 采用分区扫描沉积方式下, 薄壁零件热量累积显著降低, 温度梯度分布相对均匀, 基体挠曲变形较小。
分区扫描 薄壁件 温度场 变形 激光沉积制造 separate area scanning thin-wall temperature field distortion laser deposition manufacturing
沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 沈阳 110136
在综合考虑热源模型、对流辐射换热、相变潜热、材料非线性因素对激光沉积修复温度场影响前提下，建立了激光沉积修复的数学模型，采用有限元参数化设计语言(APDL)对多道多层激光沉积修复温度场进行了数值模拟。研究了激光沉积修复瞬时温度场及其中心高度上节点温度随时间变化情况，分析了修复件中心高度上温度梯度分布情况。搭建了激光沉积修复温度测量系统，对修复时表面温度进行了测量，并与模拟温度进行了比较，两者吻合较好。为控制激光沉积修复组织、提高修复质量提供有效手段。
温度场 激光沉积修复 数值模拟 钛合金 temperature field laser deposition repair numerical simulation titanium alloy 强激光与粒子束
2014, 26(11): 119002
沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
根据激光沉积修复的热传导特点, 利用有限元法中的生死单元技术, 建立了激光沉积修复TA15钛合金的过程模型, 采用参数化设计语言编程实现对多道多层激光沉积修复过程三维热应力场的数值模拟。研究了不同功率、不同扫描速度下以及对修复基体预热后热应力的动态分布规律, 并对热应力变化的原因进行了分析。结果表明, 随着激光功率的减小、扫描速度的增大热应力呈减小趋势, 对修复基体预先加热, 可以有效调控热应力的产生和演化, 为降低激光沉积修复过程中的热应力, 提高修复质量提供理论依据。
激光沉积修复 热应力 数值模拟 钛合金 温度场 laser deposition repair thermal stress numerical simulation titanium alloy temperature field
