一种金属激光增减材混合制造的温度场和应力场仿真计算方法

专利主权项内容

1.一种金属激光增减材混合制造的温度场和应力场仿真计算方法，其特征在于：金属激光增减材混合制造的温度场和应力场仿真计算方法按照以下步骤进行：(1)三维模型建立：使用三维建模软件对增减材混合制造的样品的形状以及减材加工的刀具的形状进行三维建模建立；(2)模型导入：将步骤(1)中建立的三维模型导入ABAQUS软件中；(3)参数设置：设置样品模型的材料参数、绝对零度和boltzmann常数；(4)网格划分：划分样品模型和刀具模型的模型网格；(5)环境设置：在ABAQUS有限元软件中将实际加工环境设置为样品模型和刀具模型的接触环境；(6)增材分析步设置：以生死单元法设置增材制造的分析步，同时设置散热时间；(7)增材仿真：采用双椭球激光热源，以三维瞬态热传导方程进行增材制造温度场与应力场仿真计算，得到温度场数据和应力场数据；三维瞬态热传导控制微分方程表达式为：三维瞬态热传导控制微分方程中，ρ为材料密度，kg/m；Cp为材料定压比热容，J/(kg·℃)；T为温度，℃；t为进程运行时间(s)；λ为材料的导热系数(W/m/℃)；Q为热源热流密度(W/m)；32(8)增材数据提取：将步骤(7)中得到的增材制造后的温度场和应力场数据提取，导入ABAQUS有限元软件的载荷模块中作为减材加工的预定义温度场数据和应力场数据；(9)减材分析步设置：在材料属性中勾选Johnson-Cook损伤和损伤演化，并设置减材刀具的位移分析步；同时设置的刀具的位移距离，旋转方向和转速；(10)增材后的减材仿真：依托Johnson-Cook本构方程进行仿真计算，得到最终的金属激光增减材混合制造的温度场和应力场分布数据；所述Johnson-Cook本构方程为：Johnson-Cook本构方程中，σ为等效流动应力，N；为等效塑性应变，％；/>为等效塑性应变率，s；/>为参考应变率，s；T为室温，℃；T为熔点温度，℃；T为材料发生变形时的初始温度，℃；A为材料的初始屈服应力，N；B为材料的应变强化系数；C为材料的应变率强化系数；n为材料的硬化指数；m为材料的热软化指数。<-1-1<<。更多数据：