一种基于ANSYS的FDM型3D打印过程的动态仿真方法技术

本发明专利技术提出一种基于ANSYS的FDM型3D打印过程的动态仿真方法，包括步骤：S1，建立有限元模型模块，S2：建立丝材模态转换模块；S3：建立动态移动喷头模块为每一局部坐标系建立仿真喷头模型；S4：建立生死单元模块，模拟3D打印过程中丝材的熔融堆积；S5：进行温度场及热应力传递模块参数化的动态仿真，通过仿真结果云图分析成型件质量问题，修改打印参数进行仿真确定较优打印方式；S6：将3D打印机参数调整为较优的打印方式，使用FDM型3D打印动态仿真进行仿真验证。使用本方法进行仿真打印时，仿真精度较高，便于实际实验对比分析与提升成型件质量的分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ANSYS的FDM型3D打印过程的动态仿真方法
：本专利技术涉及3D打印技术成型过程中的热力耦合领域和ANSYS软件的参数化仿真邻域，属于热力学、3D打印和参数化仿真的交叉领域。具体涉及一种基于ANSYS的FDM型3D打印过程的动态仿真方法。
技术介绍
：熔融沉积成型技术因为其制造效率高、操作简单和适用范围广等特点成为如今3D打印技术中最具有生命力，发展最快的一种技术。3D打印过程的参数化仿真对3D打印成型件精度提高、实验过程简化、打印过程问题分析等方面具有重要的指导意义。主要表现为以下几点：①利用仿真分析代替部分重复的基础性实验达到减少实验耗材，加快实验数据获取速度和降低实验数据获取难度的。②通过仿真分析找出当前实验参数下，实验对象存在的质量问题。③实验参数化分析可以通过参数修改直接对仿真模型进行改进的二次实验，避免模型重建，方便进行交叉实验和单变量或多变量的对照实验，有效减少实验步骤达到简化实验的作用。现在已经有许多学者为高效进行3D打印设备或成型件质量优化对3D打印过程进行仿真分析的研究，提出了各种仿真方法的方案，对仿真过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ANSYS的FDM型3D打印过程的动态仿真方法,其特征在于包括以下步骤：/nS1：建立有限元模型模块，为3D打印过程的动态仿真提供模型数据；/nS2：建立丝材模态转换模块，用于3D打印过程的动态仿真中的模型材料动态变化；/nS3：建立动态移动喷头模块为每一局部坐标系建立仿真喷头模型；/nS4：建立生死单元模块，使有限元模型模块的单元拥有“杀死单元”、“激活单元”两种形态，用于模拟3D打印过程中丝材的熔融堆积；/nS5：进行温度场及热应力传递模块参数化的动态仿真，通过仿真结果云图分析成型件质量问题，修改打印参数进行仿真确定较优打印方式；/nS6：将3D打印机参数调整为较优的打印方式，...

【技术特征摘要】
1.一种基于ANSYS的FDM型3D打印过程的动态仿真方法,其特征在于包括以下步骤：
S1：建立有限元模型模块，为3D打印过程的动态仿真提供模型数据；
S2：建立丝材模态转换模块，用于3D打印过程的动态仿真中的模型材料动态变化；
S3：建立动态移动喷头模块为每一局部坐标系建立仿真喷头模型；
S4：建立生死单元模块，使有限元模型模块的单元拥有“杀死单元”、“激活单元”两种形态，用于模拟3D打印过程中丝材的熔融堆积；
S5：进行温度场及热应力传递模块参数化的动态仿真，通过仿真结果云图分析成型件质量问题，修改打印参数进行仿真确定较优打印方式；
S6：将3D打印机参数调整为较优的打印方式，使用FDM型3D打印动态仿真进行仿真验证。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有限元模型模块分为仿真条件设定和有限元模型，有限元模型包含成型件模型、网格划分模型、环境条件模型；
其中，仿真条件设定首先设定结果集中载荷步的步数、结果集中包含几何结构的信息、处理器个数；
成型件模型使用单元类型为solid70的实体长方体并依照长方体建立局部坐标系，局部坐标系包含喷头位置、喷头速度、生死单元和喷头移动方向；网格划分模型按照打印路径进行分割为数个打印路径的长方体，并将整体成型件模型划分为一定尺寸的正六面体单元；环境条件模型包含环境温度、加热底板温度、环境传热特性参数、加热底板传热特性参数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述丝材模态装换模块：通过ANSYS中材料参数的设定，分别将材料的热物性参数在不同温度条件下的值赋予打印模型；建立三维瞬态热传递微分方程作为热传递表达式对打印过程中接触的各个单元进行热传导和热量的迭代。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述生死单元模块：在仿真开始前，将成型件模型各个单元的温度、质量、体积和导热系数进行缩小至原参数的1e-8倍大...

【专利技术属性】
技术研发人员：史廷春，陈鸿宇，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33