选择性激光熔化制备薄壁Ti-6Al-4V钛合金制品制备过程的有限元模拟开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

选择性激光熔化(selectivelasermelting，slm)作为一种先进的增材制造技术，具有制造复杂结构、高精度、高效率等优势，在航空航天、生物医疗等领域展现出巨大应用潜力。

ti-6al-4v钛合金因其优异的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性，成为slm制备的重要材料之一，尤其在薄壁结构件的制造方面备受关注。

然而，slm制备薄壁ti-6al-4v钛合金制品过程中存在着诸多挑战，如因快速加热和冷却导致的残余应力、翘曲变形等问题，这些问题会严重影响制件的尺寸精度、力学性能和使用寿命。

2. 本选题国内外研究状况综述

选择性激光熔化(slm)技术作为一种先进的增材制造技术，近年来在国内外都得到了广泛的关注和研究。

1. 国内研究现状

国内对于slm技术的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速，在slm工艺参数优化、材料性能表征、微观组织演变等方面取得了一系列进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将针对选择性激光熔化制备薄壁ti-6al-4v钛合金制品过程开展有限元模拟研究，主要内容包括：
1.工艺参数研究:分析激光功率、扫描速度、扫描路径、层厚等工艺参数对slm制备薄壁ti-6al-4v钛合金制品的影响规律。

2.有限元模型建立:基于ansys或abaqus等有限元软件，建立薄壁ti-6al-4v钛合金制品的slm过程有限元模型，考虑材料属性、边界条件、网格划分等因素。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟与实验验证相结合的方法，具体步骤如下：
1.工艺参数研究:查阅相关文献资料，收集整理slm制备ti-6al-4v钛合金制品常用的工艺参数范围，并分析不同工艺参数对制件质量的影响规律。

2.有限元模型建立:选用合适的有限元软件（如ansys或abaqus），根据薄壁ti-6al-4v钛合金制品的几何尺寸和结构特点，建立三维有限元模型。

模型中需考虑材料属性、边界条件、网格划分等因素，并进行模型验证，确保模型的准确性和可靠性。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.针对薄壁结构:本研究将重点关注slm制备薄壁ti-6al-4v钛合金制品过程中的特殊问题，如易发生翘曲变形、残余应力集中等，并针对这些问题进行深入研究，提出相应的解决方案。

2.多物理场耦合模拟:本研究将采用多物理场耦合模拟的方法，综合考虑温度场、应力场、微观组织演变等因素对制件质量的影响，建立更加精确的数值模型，为工艺优化提供更可靠的理论依据。

3.实验验证与模拟结果相结合:本研究将采用实验验证与模拟结果相结合的方法，通过实验验证模拟结果的准确性，并对模拟结果进行修正和完善，提高模拟结果的可靠性和实用性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 黄政,王迪,李爽,等.slm成形ti-6al-4v薄壁件翘曲变形行为研究[j].中国激光,2022,49(12):1202004.

[2] 贾华,张述文,谢辉,等.激光选区熔化ti-6al-4v合金薄壁件成形及性能[j].金属热处理,2022,47(09):119-127.

[3] 林尚丹,刘洋,张永康,等.选区激光熔化ti-6al-4v合金温度场和残余应力有限元模拟[j].机械工程学报,2021,57(14):157-167.