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第一部分 激光制造技术 1

1 激光制造技术概述 1

1.1 激光制造技术的概念 1

1.2 激光制造技术的发展及应用 1

1.2.1 激光制造系统的发展 1

1.2.2 激光制造技术的应用 3

1.3 激光制造技术的分类 4

1.3.1 激光快速成形技术 4

1.3.2 激光焊接技术 9

1.3.3 激光表面工程技术 14

2 激光弯曲成形技术 21

2.1 激光弯曲成形的特点 21

2.2 激光弯曲成形的基本原理 22

2.2.1 温度梯度机理 22

2.2.2 屈曲机理 23

2.2.3 增厚机理 23

2.2.4 弹性膨胀机理 24

2.2.5 耦合机理 25

2.3 激光弯曲成形技术研究现状 25

2.3.1 国外研究现状 25

2.3.2 国内研究现状 28

3 功能梯度材料的激光快速成形 31

3.1 功能梯度材料综述 31

3.2 功能梯度材料激光快速成形技术国内外研究现状 34

3.2.1 国外研究现状 34

3.2.2 国内研究现状 35

第二部分 金属激光弯曲成形机理 37

4 金属激光弯曲成形实验 37

4.1 实验条件与参数选择 37

4.1.1 实验条件 37

4.1.2 实验参数的选择 38

4.2 单因素试验结果分析 51

4.2.1 激光扫描速度对弯曲角的影响 51

4.2.2 激光功率对弯曲角的影响 53

4.2.3 光斑直径对弯曲角的影响 56

4.2.4 板厚对弯曲角的影响 58

4.3 双因素试验结果分析 59

4.4 正交试验结果分析 60

4.5 金相组织结构对板材激光弯曲成形的影响 64

4.5.1 温度测量与分析 64

4.5.2 扫描区截面尺寸测量与分析 67

4.5.3 扫描区截面金相组织分析 71

4.5.4 金相组织变化对激光热成形影响情况分析 73

5 金属激光弯曲成形过程随机变异性分析 75

5.1 激光弯曲成形角度计算模型 75

5.2 激光弯曲成形过程随机因素分析 78

5.3 激光成形角度的解析模型计算精度比较 82

5.4 弯曲角解析计算公式变异性分析 83

5.4.1 相对均差系数和变异系数 83

5.4.2 材料st12弯曲角计算变异性分析 84

5.4.3材料X12CrNi188弯曲角计算变异性分析 90

6 金属激光弯曲成形过程有限元模拟 97

6.1 热弹塑性基本理论 97

6.1.1 热弹塑性问题分析假定 97

6.1.2 温度场分析的基本原理 97

6.1.3 应力应变场分析模型 99

6.2 金属激光弯曲成形温度场分析 103

6.2.1 单次扫描激光弯曲成形温度场分析 103

6.2.2 同路径两次扫描激光弯曲成形温度场分析 108

6.2.3 不同路径两次扫描激光弯曲成形温度场分析 113

6.3 金属激光弯曲成形位移场分析 118

6.3.1 单次扫描激光弯曲成形位移场分析 118

6.3.2 同路径两次扫描激光弯曲成形位移场分析 123

6.3.3 不同路径两次扫描激光弯曲成形位移场分析 126

6.4 金属激光弯曲成形应力场分析 129

6.4.1 单次扫描激光弯曲成形应力场分析 129

6.4.2 同路径两次扫描激光弯曲成形应力场分析 136

6.4.3 不同路径两次扫描激光弯曲成形应力场分析 140

第三部分 功能梯度材料激光快速成形 145

7 功能梯度材料激光快速成形系统 145

7.1 金属粉末激光成形系统 145

7.1.1 金属粉末激光成形系统简介 145

7.1.2 金属粉末激光成形系统激光光斑形状测试 147

7.2 三料仓实时变比例同轴送粉器 157

7.2.1 三料仓送粉器 158

7.2.2 同轴粉末喷嘴 162

7.3 真空箱 183

7.3.1 真空室结构设计 184

7.3.2 真空获得系统设备选择 185

8 功能梯度材料激光快速成形系统软件 187

8.1 分层切片扫描填充模块 187

8.2 材料组分分布设计模块 189

8.2.1 功能梯度材料组分分布表示方法 189

8.2.2 功能梯度材料组分分布设计方法 190

8.2.3 功能梯度材料信息表达接口文件 192

9 功能梯度材料激光快速成形工艺方法 195

9.1 金属功能梯度薄壁零件三维瞬态温度场数值模拟 195

9.1.1 有限元模型建立及求解 195

9.1.2 求解结果后处理 199

9.2 激光快速成形技术制备金属功能零件倾斜极限 211

9.2.1 倾斜极限及层间搭接率 212

9.2.2 试验方法及其条件 213

9.2.3 试验结果与分析 214

9.2.4 验证试验 216

10 功能梯度材料激光快速成形零件性能分析 218

10.1 功能梯度材料显微组织分析 218

10.2 熔覆层的耐磨性能 224

参考文献 226