鋁合金筒壁電弧增材制造數(shù)值模擬中分段弧形體熱源模型的建立

董明曄; 趙玥; 賈金龍; 李權(quán); 王福德; 吳愛萍清華大學(xué)機(jī)械工程系; 北京100084; 清華大學(xué)先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 北京100084; 首都航天機(jī)械有限公司; 北京100076; 清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 北京100084

電弧增材制造
鋁合金
筒壁
數(shù)值模擬
分段弧形體熱源

摘要：為提升鋁合金筒壁電弧增材制造數(shù)值模擬的計(jì)算效率,基于Goldak移動(dòng)雙橢球體熱源在圓弧路徑上的分段化與ABAQUS的二次開發(fā),闡述了分段弧形體熱源的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程;建立了有限元模型并進(jìn)行了移動(dòng)體熱源、材料參數(shù)與邊界條件的試驗(yàn)驗(yàn)證,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好;利用3種分段策略進(jìn)行計(jì)算并分析了計(jì)算精度與效率。分段策略的數(shù)值模擬結(jié)果與移動(dòng)體熱源的對(duì)比表明:熱循環(huán)曲線的變化趨勢(shì)一致,峰值溫度的計(jì)算誤差在8%以內(nèi);殘余應(yīng)力云圖的分布規(guī)律一致,且計(jì)算結(jié)果對(duì)熱源的分段段數(shù)不敏感;利用一段、四段、八段弧形體熱源進(jìn)行計(jì)算的總時(shí)間分別節(jié)約了98.24%、77.51%、65.96%。

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