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

1、本課題來源于國家自然科學(xué)基金資助項目和十五“863”制造自動化領(lǐng)域機器人主題項目。
　　 等離子熔射成形數(shù)值模擬系統(tǒng)是一種通過模擬粉末粒子從噴槍經(jīng)過射流加溫加速在基底上的沉積過程來預(yù)測皮膜形成過程中的溫度場和殘余應(yīng)力分布的軟件系統(tǒng)。由于涉及到等離子噴涂整個加工過程模擬以及在三維自由曲面上的動態(tài)傳質(zhì)傳熱的復(fù)雜過程，通用型模擬軟件無法解決這類問題。鑒于此，本課題在已經(jīng)單獨建立的等離子熔射成形過程中射流、粉末粒子和皮膜生長及溫度三部分

2、數(shù)值模擬計算的基礎(chǔ)上開發(fā)出熔射成形數(shù)值模擬系統(tǒng)來完成等離子熔射成形過程的模擬。研究人員可以根據(jù)軟件模擬結(jié)果，通過熔射形成皮膜的溫度場和熱應(yīng)力場的特征來分析材料參數(shù)和工藝參數(shù)對涂層生長過程的影響規(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)值計算部分連成，并補充欠缺功能，設(shè)計了一種實現(xiàn)從射流、粒子行為、皮膜生長到皮膜溫

3、度場的對等離子整個加工過程的新的模擬方法，并且設(shè)計出連成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和制定了人機交互策略。本文的重點是：設(shè)計并實現(xiàn)了統(tǒng)計計算粉末粒子在噴涂表面分布規(guī)律的算法，連成整個系統(tǒng)；實現(xiàn)熔射成形數(shù)值模擬的后置處理算法，包括：完善場景節(jié)點的三維交互設(shè)計和溫度場云圖的顯示、設(shè)計并實現(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畫生成功能。這些算法和功能大大方便了用戶對計算結(jié)果的分析。將開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)用于汽車覆蓋件模具的熔射成形分析，能對