动量平衡

Ti-6Al-4V多层薄壁激光直接沉积过程中应力场的时空演化

摘要：本研究旨在通过理论和实验研究来扩展对 3.2 mm 厚 Ti-6Al-4V 合金多层壁直接激光沉积 (DLD) 过程中应力场演变的理解水平。工艺条件接近于通过 DLD 方法生产大尺寸结构的条件，因此样品具有相同的热历史。开发了一种基于隐式有限元法的模拟程序，用于应力场演变的理论研究。通过使用实验获得的 DLD 处理的 Ti-6Al-4V 合金的温度相关力学性能，模拟的准确性显著提高。通过中子衍射实验测量了堆积中的残余应力场。使用平面应力方法和力-动量平衡确定了对测量应力具有决定性的无应力晶格参数。分析讨论了残余应力场不均匀性对实验测量精度和模拟过程有效性的影响。基于数值结果发现，全厚度应力分布的不均匀性在中心横截面达到最大值，而在堆积端部，应力分布几乎均匀。靠近基体的堆积端部主应力分量为拉应力。此外，计算出的等效塑性应变在堆积端部附近达到5.9%，此处沉积层已完成，而塑性应变实际上等于实验测量的DLD加工合金的延展性，即6.2%。通过力-动量平衡和平面应力方法获得的实验测得的残余应力略有不同。