ABAQUS模拟分析激光熔覆温度场及工艺参数影响

"基于ABAQUS的激光熔覆温度场的数值仿真分析" 本文详细探讨了如何利用有限元软件ABAQUS进行激光熔覆过程的数值仿真，以分析温度场的变化。激光熔覆是一种先进的材料表面改性技术，通过将高能激光束照射到金属表面，使其熔化并结合预置的粉末材料，形成致密的覆层。在激光熔覆过程中，温度场的精确控制至关重要，因为它直接影响熔覆层的质量、微观结构和机械性能。 作者首先介绍了建立数值仿真模型时的基本假设，包括将研究对象表面视为平面、应用经典传热理论、忽略材料密度变化和熔池内部液体流动的影响等。这些假设简化了问题，使得数值求解更为可行。此外，他们还考虑了热力弱耦合，即不考虑材料塑性变形产生的热量，以及设定室温为293K作为初始条件。 接着，文章讨论了激光热源模型，指出激光熔覆的传热过程涉及到移动热源，其传热方程需包含速度项。方程(1)给出了包含激光扫描速度的传热控制方程。边界条件和初始条件如方程(2)所示，考虑了辐射、对流和环境温度对温度场的影响。 ABAQUS是一款强大的非线性有限元分析软件，它被用于构建激光熔覆成形的温度场模型。通过对模型进行数值仿真，可以获取详细的温度分布信息，从而深入理解激光熔覆过程中热传递的行为。作者通过试验验证了仿真的准确性，预测结果与实验数据的最大误差不超过8%，证明了所建立的温度场模型的合理性。 利用该模型，研究人员可以分析不同激光熔覆工艺参数（如激光功率、扫描速度、粉末送进速度等）对温度场的影响，以及它们如何影响熔覆层的厚度和重熔深度。这些分析对于优化激光熔覆工艺参数、提高熔覆层质量、减少缺陷以及预测和控制熔覆过程中的热应力至关重要。 本文的研究工作为激光熔覆成形提供了理论基础和技术支持，有助于提升煤矿机械或其他领域中激光熔覆技术的应用水平。通过数值仿真，工程师和研究人员能够更有效地预测和控制复杂的激光熔覆过程，从而实现更高效、更优质的材料表面改性。