机械工程学报

作者：赵宇辉, 高孟秋, 赵吉宾, 王志国, 何振丰, 贺晨

单位：1. 中国科学院沈阳自动化研究所 沈阳 110016;2. 中国科学院机器人与智能制造创新研究院 沈阳 110169;3. 中国科学院大学 北京 100049

关键词：增减材制造,有限元仿真,工艺衔接,热力耦合,残余应力；

基金：广东省基础与应用基础研究基金（2020B1515120027）和国家自然科学基金（51805526）资助项目。

采用高斯移动热源、重启动分析、预定义场以及J-C本构模型等方法，探究了增减材复合制造过程中温度场与应力场的耦合作用，实现了增减材复合制造过程有限元模型的构建并通过实验验证了模型的准确性。研究结果表明，采用高斯线热源方法在降低计算量的同时，还可以保证模型的准确性，而重启动分析与预定义场实现了增减材制造过程工艺的良好衔接；随着温度的降低，应力形式由热应力转变为加工应力，工件表面由残余拉应力转变为残余压应力，表明在增材制造过程中激光加热产生的高温对工件表面应力影响较大；在增材工艺与减材工艺之间的冷却时间延长后，工件表面的残余应力由正值转化为负值，这说明减材工艺的介入时机对工件表面的应力状态有较大影响，选择合适的减材加工温度，有利于降低残余应力对工件的影响。

来源：2022年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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