本课题来源于国家自然科学基金资助项目和十五“863”制造自动化领域机器人主题项目。等离子熔射成形数值模拟系统是一种通过模拟粉末粒子从喷枪经过射流加温加速在基底上的沉积过程来预测皮膜形成过程中的温度场和残余应力分布的软件系统。由于涉及到等离子喷涂整个加工过程模拟以及在三维自由曲面上的动态传质传热的复杂过程,通用型模拟软件无法解决这类问题。鉴于此,本课题在已经单独建立的等离子熔射成形过程中射流、粉末粒子和皮膜生长及温度三部分数值模拟计算的基础上开发出熔射成形数值模拟系统来完成等离子熔射成形过程的模拟。研究人员可以根据软件模拟结果,通过熔射形成皮膜的温度场和热应力场的特征来分析材料参数和工艺参数对涂层生长过程的影响规律,选择合理的熔射工艺条件及其参数。本文根据已经建立的等离子喷涂中射流、粉末粒子和皮膜三部分的数值模拟计算中特定的数据结构,采用VC++程序框架将各数值计算部分连成,并补充欠缺功能,设计了一种实现从射流、粒子行为、皮膜生长到皮膜温度场的对等离子整个加工过程的新的模拟方法,并且设计出连成系统的结构框架和制定了人机交互策略。本文的重点是:设计并实现了统计计算粉末粒子在喷涂表面分布规律的算法,连成整个系统;实现熔射成形数值模拟的后置处理算法,包括:完善场景节点的三维交互设计和温度场云图的显示、设计并实现搜索网格模型表面面片、边界的算法以及建立了信息显示功能和动画生成功能。这些算法和功能大大方便了用户对计算结果的分析。将开发的系统应用于汽车覆盖件模具的熔射成形分析,能对模拟的加工过程中的等离子射流、粒子行为以及温度场等数据场进行清晰准确的云图、等值线显示以及粒子飞行和等离子加工过程的动画。