一种基于数值仿真的激光增减材制造中的变形行为预测方法

专利主权项内容

1.一种基于数值仿真的激光增减材混合制造的变形行为预测方法，其特征在于：基于数值仿真的激光增减材混合制造的变形行为预测方法按照以下步骤进行：步骤一：通过三维建模软件对需要进行增材和减材制造的样品以及加工需要的铣刀的形状进行模型的建立；步骤二：把步骤一所建好的增材和减材制造的样品模型、以及铣刀模型导入到有限元软件abaqus的部件模块中；步骤三：在有限元软件abaqus的属性模块中创建增材和减材制造的样品模型的材料参数，创造截面并指派截面，将材料参数赋予到样品模型中；步骤四：在有限元软件abaqus的装配模块将铣刀模型和增材和减材制造的样品模型装配到一个模型之中，并设置模型的绝对零度和玻尔兹曼常数；步骤五：在有限元软件abaqus的网格模块对铣刀模型和增材和减材制造的样品模型进行布种并划分网格；步骤六：在有限元软件abaqus的分析步模块以生死单元法设置增材制造过程的分析步，打开几何非线性选项并按实际激光扫描速度来设置时间长度；步骤七：在有限元软件abaqus的载荷模块创建增材和减材制造的样品模型的载荷、边界以及预定义场；步骤七载荷创建时勾选体热通量，设置热源总能量Q，单位焦耳；制备的样品如有基板则边界设置中将基板按实际加工环境固定在相应的位置；在预定义场中设置预定义温度场，数值以摄氏度为单位并设置为实际增材时的环境温度；步骤八：在有限元软件abaqus的相互作用模块创建增材和减材制造模型与空气接触的相互作用，设置增材和减材制造样品材料相对应的辐射率；步骤九：在有限元软件abaqus的作业模块创建并提交作业，得到增材和减材制造样品增材制造的温度场和应力场分布数据；步骤十：在有限元软件abaqus的载荷模块创建温度和应力的新的预定义场，将步骤九得到的温度场和应力场数据导入；步骤十一：在有限元软件abaqus的装配模块调整铣刀的位置以控制铣削深度和铣削方向；步骤十二：继续在载荷模块中创建铣刀模型的边界条件；步骤十二中所述铣刀模型的边界条件包括铣刀的旋转方向和旋转速度；所述铣刀的旋转方向和旋转速度为：顺时针旋转，旋转速度1500r/min步骤十三：在有限元软件abaqus的属性模块的材料管理器中编辑材料参数，其他参数不变；步骤十四：在有限元软件abaqus的分析步模块创建新的铣削位移分析步；步骤十五：在有限元软件abaqus的作业模块创建新的铣削加工作业并提交，得到最终的增材和减材制造样品应力场分布数据；步骤十六：在步骤九和步骤十五得到的应力分布数据中找出高数值应力分布的区域为样品的潜在变形区域，实现通过应力分布的大小来预测增减材复合制造过程中工件的变形行为。 数据由马 克 团 队整理