基于欧拉网格的增材制造工艺构件尺度的仿真处理方法技术

本发明专利技术提供了基于欧拉网格的增材制造工艺构件尺度的仿真处理方法，属于增材制造建模仿真领域。传统构件尺度的仿真存在精度不高或计算量过大等问题，为实现固体传热过程的高保真高效建模，本发明专利技术采用欧拉网格对计算域进行离散化，在计算域顶部的薄层内采用细网格，而在其他区域使用粗网格。当构件打印层高增加，通过构造特定的对流输运方程，实现其在垂向上位置的下移，让激光光斑始终位于域顶部网格划分细密的区域内。在保证激光热源具有足够网格分辨率的前提下不仅减少整体的网格量，而且网格无须动态重构。传热建模时，引入一个表征打印状态的参数，使仿真处理方法可以自动有序处理激光对构件层的打印以及构件在完成某一层打印后的下移。

Simulation processing method of component scale in additive manufacturing process based on Eulerian grid

【技术实现步骤摘要】
基于欧拉网格的增材制造工艺构件尺度的仿真处理方法
本专利技术涉及增材制造建模仿真领域，特别涉及一种基于欧拉网格的增材制造工艺构件尺度的仿真处理方法。
技术介绍
增材制造又称为3D打印。与传统的制造模式不同，增材制造是一种“自下而上”通过材料的逐层堆叠累加来实现构件的快速成形，这使得对于具有复杂结构的构件的制造成为了可能。当前3D打印成型中使用最为广泛的技术是采用精细聚焦光斑快速熔化预置的金属粉末，直接获得形状任意以及接近完全致密度的零件。数值仿真模拟是研究增材制造工艺机理的一种有效手段。尤其是对3D打印过程中传热的高效仿真是研究包括变形翘曲和残余应力在内的构件成型质量的关键。在传统的仿真处理方法中，为了准确获得打印过程中计算域内的热物理场信息，要对计算域进行非常细密的网格划分，这直接导致了计算量极其巨大，使得对于构件尺度的仿真变得相当困难。而如果对计算域的网格划分比较粗糙的话，对固体传热的模拟将会引入较大的数值计算误差。目前，一种可行的做法是使用能够实时捕捉激光光斑的运行轨迹(激光光斑的工作区)从而进行网格动态加密的自适应网格。自适应网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于欧拉网格的增材制造工艺构件尺度的仿真处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA，导入目标构件的激光运动轨迹；/nB，采用欧拉网格对计算域进行离散化，得到位置固定的细网格区域和粗网格区域，其中，所述细网格区域的网格密度大于粗网格区域的网格密度，所述细网格区域为激光光斑的打印区域；/nC，建立统一的传热模型的控制方程；/nD，按照所述激光运动轨迹执行目标构件的打印仿真，其中，当所述目标构件位于所述细网格区域中的当前打印层打印时，按照时间层推进的方式，对所述控制方程进行求解，得到下一时间层所述计算域中各个网格节点上的热物理场信息；/nE，判断所述激光运动轨迹是否执行完毕：若是，则结束仿真...

【技术特征摘要】
1.一种基于欧拉网格的增材制造工艺构件尺度的仿真处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A，导入目标构件的激光运动轨迹；
B，采用欧拉网格对计算域进行离散化，得到位置固定的细网格区域和粗网格区域，其中，所述细网格区域的网格密度大于粗网格区域的网格密度，所述细网格区域为激光光斑的打印区域；
C，建立统一的传热模型的控制方程；
D，按照所述激光运动轨迹执行目标构件的打印仿真，其中，当所述目标构件位于所述细网格区域中的当前打印层打印时，按照时间层推进的方式，对所述控制方程进行求解，得到下一时间层所述计算域中各个网格节点上的热物理场信息；
E，判断所述激光运动轨迹是否执行完毕：若是，则结束仿真，否则进入步骤F；
F，判断所述当前打印层是否打印完毕：若所述当前打印层已打印完毕，则控制所述目标构件垂直向下移动预设的距离，并求解所述控制方程，更新所述计算域中各个网格节点上的热物理场信息，使所述当前打印层的下一待打印层进入所述细网格区域，然后返回步骤D继续执行；若当前打印层未打印完毕，则直接返回步骤D继续执行。


2.根据权利要求1所述的仿真处理方法，其特征在于，
所述控制方程为：






其中，ρ为物性参数密度；
c为物性参数比热容；
k为物性参数导热系数；
ΓLS为预设的激光的热通量；
ST为预设的热源...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏焕雄，刘检华，林圣享，敖晓辉，何奇阳，任策，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11