目前国内外关于喷涂涂层生长过程的数值模拟仅限于平面模拟，而在实际的等离子喷涂过程中，待喷涂表面往往是三维自由曲面，且采用通用有限元分析软件得到的网格描述喷涂过程中的粉末沉积和涂层生长过程很困难．要模拟三维涂层生长过程的温度场，需要正确描述涂层生长过程的三维动态几何边界条件和温度边界条件，即需要正确描述涂层三维生长过程中的粉末沉积区域、沉积量以及等离子弧的热影响效应．采用四面体单元无法解决上述问题，六面体单元虽然比四面体更准确地确定粉末的沉积区域，但仍不便于根据底面准确计算粉末沉积量和判断单元的生长状况，而三棱柱单元利用其底部的三角形能比较容易地确定所在微小区域内的粉末沉积量．另外，由于喷涂成形工艺的特点涂层中不可避免地存在孔隙，这种细观结构的非均匀连续性必然会影响到成形件的宏观热力学行为，故基于连续体力学的通用计算软件难以适用．因此，本文采用三棱柱单元作为涂层网格单元，基于匀质化理论建立宏细观连成温度场计算数学模型，进行三维等离子喷涂涂层生长过程的数值模拟计算．此研究对于发展多相非匀质理想材料设计和制造的理论与方法有重要意义．
摘要：提出了一种基于法矢量的涂层单元生成生长算法，可以在通用C墟软件划分喷涂基体四面体单元基础上，在三维曲面的待喷涂表面生成涂层三棱柱单元．利用基体四面体单元和生成的涂层三棱柱单元，采用基于匀质化宏细观连成理论的温度场计算数学模型，模拟得到三维等离子喷涂涂层生长过程的温度场．
关键词：热喷涂粉末，等离子喷涂，自由曲面，匀质化理论，温度场
参考文献略
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