等離子熔射成形數(shù)值模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、本課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目和十五“863”制造自動(dòng)化領(lǐng)域機(jī)器人主題項(xiàng)目。
　　 等離子熔射成形數(shù)值模擬系統(tǒng)是一種通過(guò)模擬粉末粒子從噴槍經(jīng)過(guò)射流加溫加速在基底上的沉積過(guò)程來(lái)預(yù)測(cè)皮膜形成過(guò)程中的溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力分布的軟件系統(tǒng)。由于涉及到等離子噴涂整個(gè)加工過(guò)程模擬以及在三維自由曲面上的動(dòng)態(tài)傳質(zhì)傳熱的復(fù)雜過(guò)程，通用型模擬軟件無(wú)法解決這類(lèi)問(wèn)題。鑒于此，本課題在已經(jīng)單獨(dú)建立的等離子熔射成形過(guò)程中射流、粉末粒子和皮膜生長(zhǎng)及溫度三部分

2、數(shù)值模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出熔射成形數(shù)值模擬系統(tǒng)來(lái)完成等離子熔射成形過(guò)程的模擬。研究人員可以根據(jù)軟件模擬結(jié)果，通過(guò)熔射形成皮膜的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的特征來(lái)分析材料參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)涂層生長(zhǎng)過(guò)程的影響規(guī)律，選擇合理的熔射工藝條件及其參數(shù)。
　　 本文根據(jù)已經(jīng)建立的等離子噴涂中射流、粉末粒子和皮膜三部分的數(shù)值模擬計(jì)算中特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用VC++程序框架將各數(shù)值計(jì)算部分連成，并補(bǔ)充欠缺功能，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)從射流、粒子行為、皮膜生長(zhǎng)到皮膜溫

3、度場(chǎng)的對(duì)等離子整個(gè)加工過(guò)程的新的模擬方法，并且設(shè)計(jì)出連成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和制定了人機(jī)交互策略。本文的重點(diǎn)是：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)計(jì)算粉末粒子在噴涂表面分布規(guī)律的算法，連成整個(gè)系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)熔射成形數(shù)值模擬的后置處理算法，包括：完善場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)的三維交互設(shè)計(jì)和溫度場(chǎng)云圖的顯示、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)搜索網(wǎng)格模型表面面片、邊界的算法以及建立了信息顯示功能和動(dòng)畫(huà)生成功能。這些算法和功能大大方便了用戶(hù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析。將開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用于汽車(chē)覆蓋件模具的熔射成形分析，能對(duì)