电火花小孔加工热-力耦合仿真

蒋立杰1, 李柯林1, 王小卡1, 顾琳1
1上海交通大学
发布日期 2025

为深入研究大型薄壁构件电火花放电加工(EDM)小孔过程中材料的蚀除机制与热应力分布规律,本研究采用 COMSOL Multiphysics 中固体传热模块和固体力学模块建立了热-力耦合模型进行分析。模型综合考虑了放电通道内的瞬态热源和料热物性随温度的变化。通过在 COMSOL 中设置瞬态高斯热流密度函数,模拟连续脉冲放电对工件表面的能量输入,并进一步追踪温度场的时空演化,模拟材料蚀除过程。结果显示温度梯度在径向与深度方向上的差异则引起了明显的热应力集中,并产生了拉应力-压应力-拉应力交替分布的规律。本文所构建的 COMSOL 多物理场仿真模型不仅能够较为准确地揭示 EDM 小孔加工的瞬态热力学行为,还为优化放电参数、预测加工表面完整性及薄壁件变形控制提供了理论依据与技术支持。利用 COMSOL 建立的热-力耦合模型是一种有效的手段,可为电火花放电加工机理研究和工艺优化提供有力的仿真工具。

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