申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-12-29

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN117711546A

主分类号：G16C60/00

分类号：G16C60/00;G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10;G06F113/26;G06F119/14;G06F119/08

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.02#实质审查的生效;2024.03.15#公开

摘要：一种基于有限元模拟预测增减材复合制造过程中残余应力的方法，属于金属增减材制造领域。方法：建立激光定向能量沉积制备合金三维模型和减材铣削过程中所需的铣刀三维模型，创建激光定向能量沉积过程和减材铣削过程，获得激光定向能量沉积过程中温度场及残余应力场分布，激光定向能量沉积和铣削工艺两者之间模拟复合设置，获得减材铣削过程中温度场及残余应力场分布，进行对比分析。本发明将两种孤立的有限元模拟过程进行很好的结合，避免实际加工过程变量难以控制，减少了工作量，更直观得到整个过程中任意时刻任意点的温度与残余应力变化。两种工艺的结合，不仅发挥各自优势，也为快速成型和高表面质量的特点奠定基础。

主权项：1.一种基于有限元模拟预测增减材复合制造过程中残余应力的方法按照，其特征在于：基于有限元模拟预测增减材复合制造过程中残余应力的方法按照以下步骤进行：步骤一：在ABAQUS中建立激光定向能量沉积制备合金三维模型和减材铣削过程中所需的铣刀三维模型；步骤二：激光定向能量沉积过程的创建和减材铣削过程的创建1、激光定向能量沉积过程的创建激光定向能量沉积过程的三维模型分别设置材料物性参数；定义截面赋予材料属性；将沉积层、基板层根据模拟过程依次进行装配；设置激光定向能量沉积过程分析步，并在Output模块中选择重启动，将Frequency设置为1，每一分析步都进行分析保存；设置边界条件；设置沉积层和基板层相互作用；设置施加载荷并将基板层下表面固定；对沉积层和基板层进行网格划分；2、减材铣削过程的创建减材铣削过程中的三维模型包括沉积层、基板层以及铣刀；将步骤一中激光定向能量沉积过程中的沉积层和基板层模型复制作为模型传递Model-Transmit；模型传递过程中实现沉积层和基板层的材料物性参数传递；根据模拟过程将沉积层、基板层和铣刀依次进行装配；由于三维模型进行传递，激光定向能量沉积过程属于静力学隐式分析，铣削过程属于动力学显示分析，需要删除模型传递Model-Transmit的分析步，选择DynamicExplicit重新创建分析步，设置时间周期，打开几何大变形；设置边界条件；重新定义沉积层、基板层和铣刀相互作用并对应施加载荷，创建预定义场PredefinedField，选择基板层和沉积层进行initialstate设置；对铣削层区域进行网格细化；步骤三：将创建的激光定向能量沉积过程利用Abaqus中的Standard计算模块求解，通过后处理模块Visualization提取沉积层上表面到芯部区域的数据点，获得激光定向能量沉积过程中温度场及残余应力场分布；步骤四：激光定向能量沉积和铣削工艺两者之间模拟复合设置在步骤二设置激光定向能量沉积过程中分析步后，利用Output模块中的重启动RestartRequest将Frequency设置为1，每一步都进行分析保存；步骤二2激光定向能量沉积模型传递Model-Transmit后，重新选择DynamicExplicit创建分析步，通过预定义场模块PredefinedField中的InitialState命令赋予减材铣削模型作为减材铣削时初始状态，利用Load模块设置载荷状态，实现增减材工艺衔接；步骤五：增减材工艺衔接后进行减材铣削模拟过程模拟，激光定向能量沉积后进行减材铣削模拟过程时通过Abaqus中的计算模块Explicit求解获得减材铣削过程中的温度场及残余应力场，通过后处理模块Visualization提取铣削层到沉积层区域路径的数据，获得减材铣削过程中温度场及残余应力场分布；步骤六：将激光定向能量沉积后的温度场及残余应力场分布与激光定向能量沉积铣削后的温度场及残余应力场分布进行对比分析。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 一种基于有限元模拟预测增减材复合制造过程中残余应力的方法

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