[發明專利]基于時間和空間主動跟蹤的激光3D打印熔池凝固行為數值模擬方法在審
| 申請號： | 201610053576.3 | 申請日： | 2016-01-26 |
| 公開（公告）號： | CN105718690A | 公開（公告）日： | 2016-06-29 |
| 發明（設計）人： | 顧冬冬;石齊民 | 申請（專利權）人： | 南京航空航天大學 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 彭英 |
| 地址： | 210016 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 時間 空間 主動 跟蹤 激光 打印 熔池 凝固 行為 數值 模擬 方法 | ||
1.一種基于時間和空間主動跟蹤的激光3D打印熔池凝固行為數值模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：
第一步驟：3D打印三維有限元模型的建立
在有限元模擬軟件中建立工件的計算幾何模型以及定義工件的材料屬性，并對工件進行網格劃分，最終獲得工件的三維有限元模型；
第二步驟：控制方程的建立
針對第一步建立的三維有限元模型，建立控制方程；所述的控制方程為三維熱傳導方程，同時根據前述的三維有限元模型，設置三維熱傳導方程的初始條件、邊界條件；
第三步驟：3D打印溫度場計算
根據第二步驟設置的初始條件以及邊界條件，采用牛頓-拉普森方法計算三維熱傳導方程，得到在三維有限元模型的不同位點施加高斯熱源時，三維有限元模型中各網格節點在3D打印過程中隨時間變化的溫度T，即得到三維有限元模型的溫度場；
在求解三維熱傳導方程的過程中，當某網格節點在當下計算步所得到的溫度T的數值不小于材料熔點時，記該網格節點溫度為T2，并觸發3D打印熔池的凝固速率模型，并根據該凝固速率模型計算出熔池凝固速率vcoo：
其中：T1為同一節點前一計算步得到的溫度值，t為三維熱傳導方程計算時所設置的時間步長。
2.根據權利要求1所述基于時間和空間主動跟蹤的激光3D打印熔池凝固行為數值模擬方法，其特征在于，在第三步驟中，根據所得到的三維有限元模型中各網格節點在3D打印過程中隨時間變化的溫度T，得到3D打印過程中，溫度T在Y方向、Z方向上的溫度梯度。
3.根據權利要求2所述基于時間和空間主動跟蹤的激光3D打印熔池凝固行為數值模擬方法，其特征在于，在第三步驟中，根據所得到的三維有限元模型中各網格節點在3D打印過程中隨時間變化的溫度T，得到3D打印過程中，溫度T在熔池橫截面的形態分布。
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