增材制造(AM)零件的材料表征的方法技术

本公开提供了“一种增材制造(AM)零件的材料表征的方法”。所述方法包括：确立所述AM零件的计算机辅助工程(CAE)模型；向所述AM零件应用激发，其中所述AM零件的边界条件是自由状态；测量所述AM零件在预定义离散化点处的振动响应以生成振动数据；后处理所述振动数据以获得所述AM零件的实际噪声

【技术实现步骤摘要】
增材制造(AM)零件的材料表征的方法


[0001]本公开涉及增材制造的零件，并且更具体地，涉及用于此类增材制造的零件的材料表征方法。

技术介绍

[0002]本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]近年来，并且尤其是在汽车工业中，增材制造(AM)已经取得了重大进展。现在可定制汽车零件以满足多种载荷/工况，并且可由金属材料和塑料材料两者制成。
[0004]然而，因为AM方法以及其相关材料是相对较新的，所以用于计算机辅助工程(CAE)的相关联的材料模型是落后的。经验表明，使用AM材料进行的常规试样测试，诸如在ASTM D638下测试的拉伸试样(“狗骨”或“哑铃”试样)通常会导致数据不一致，尤其是对于塑料材料。在这种数据不一致的情况下，CAE模型不如其他更众所周知和常规的材料那样准确和可靠。
[0005]本公开解决了与AM零件的材料表征以及AM材料/零件的其他建模和模拟方面相关的这些问题。

技术实现思路

[0006]本部分提供了对本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0007]在一种形式中，本公开提供了一种表征增材制造的零件的材料的方法。所述方法包括以下步骤：(a)确立增材制造的零件的计算机辅助工程(CAE)模型，所述CAE模型包括多个材料属性，并且运行/实行具有所述材料属性的所述CAE模型以获得增材制造的零件的固有频率(NVH模式)；(b)向增材制造的零件应用激发，其中所述增材制造的零件的边界条件是自由状态；(c)测量增材制造的零件在预定义离散化点处的振动响应以生成振动数据；(d)后处理所述振动数据以获得增材制造的零件的实际噪声
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振动
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粗糙性(NVH)模式；(e)将实际NVH模式与来自CAE模型的NVH模式进行比较并计算平均差值；(f)如果所述平均差值超过预定阈值，则更新所述多个材料属性；(g)如果平均差值超过预定阈值，则在具有更新的材料属性的CAE模型中实行NVH模态分析；(h)从具有更新的材料属性的CAE模型获得更新的NVH模式；以及(i)计算来自所述CAE模型的所述更新的NVH模式与来自步骤(e)的所述实际NVH模式之间的平均差值，其中如果所述平均差值高于所述预定阈值，则重复步骤(f)至步骤(i)。
[0008]在可单独地或以任何组合实现的该方法的变型中：应用激发的步骤包括机械激发和声学激发中的至少一个；测量振动响应的步骤包括在增材制造的零件的表面上的预定义离散化点处进行3D激光振动测量；预定阈值大于平均差值的0％且至多5％；预定阈值为约2％；通过空气弹簧和弹性支撑材料中的至少一个来实现自由状态边界条件；机械激发包括冲击锤；多个材料属性是线性材料属性；多个材料属性选自弹性模量、泊松比和剪切弹性模
量组成的组；增材制造的零件的材料选自聚合物、金属或金属合金、陶瓷和纤维增强材料组成的组；增材制造的零件包括预制部件。本公开还包括具有根据这些方法表征的材料属性的增材制造的零件。
[0009]在另一种形式中，提供了一种表征增材制造的零件的材料的方法，包括以下步骤：(a)确立增材制造的零件的计算机辅助工程(CAE)模型，所述CAE模型包括至少一个材料属性，并且运行/实行具有所述至少一个材料属性的所述CAE模型以获得用CAE模型增材制造的零件的固有频率(NVH模式)；(b)向增材制造的零件应用激发，其中所述增材制造的零件的边界条件是自由状态；(c)测量增材制造的零件在预定义离散化点处的振动响应以生成振动数据；(d)后处理所述振动数据以获得实际噪声
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振动
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粗糙性(NVH)模式；(e)将实际NVH模式与来自CAE模型的NVH模式进行比较并计算平均差值；(f)如果所述平均差值超过预定阈值大于0％且至多5％，则更新CAE模型中的至少一个材料属性；(g)如果平均差值超过预定阈值，则在具有更新的材料属性的CAE模型中实行NVH模态分析；(h)从具有更新的材料属性的CAE模型获得更新的NVH模式；以及(i)计算来自所述CAE模型的所述更新的NVH模式与来自步骤(e)的所述实际NVH模式之间的平均差值，其中如果所述平均差值高于所述预定阈值，则重复步骤(f)至步骤(i)。
[0010]在可单独地或以任何组合实现的该方法的变型中：应用激发的步骤包括机械激发和声学激发中的至少一个；所述机械激发包括冲击锤；通过空气弹簧和弹性支撑材料中的至少一个来实现所述自由状态边界条件；并且所述至少一个材料属性是线性材料属性。
[0011]在另一种形式中，提供了一种增材制造的零件，其材料属性的特征在于：(a)确立增材制造的零件的计算机辅助工程(CAE)模型，所述CAE模型包括多个材料属性，并且运行/实行具有所述材料属性的所述CAE模型以获得增材制造的零件的固有频率(NVH CAE模式)；(b)向增材制造的零件应用激发，其中所述增材制造的零件的边界条件是自由状态；(c)测量增材制造的零件在预定义离散化点处的振动响应以生成振动数据；(d)后处理所述振动数据以获得实际噪声
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振动
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粗糙性(NVH)模式；(e)将实际NVH模式与来自CAE模型的NVH模式进行比较并计算平均差值；(f)如果所述平均差值超过预定阈值，则更新所述多个材料属性；(g)如果平均差值超过预定阈值，则在具有更新的材料属性的CAE模型中实行NVH模态分析；(h)从具有更新的材料属性的CAE模型获得更新的NVH模式；以及(i)计算来自所述CAE模型的所述更新的NVH模式与来自步骤(e)的所述实际NVH模式之间的平均差值，其中如果所述平均差值高于所述预定阈值，则重复步骤(f)至步骤(i)。
[0012]在这种形式的变型中，增材制造的零件包括聚合物材料，并且在另一种形式中，增材制造的零件包括复合材料。
[0013]根据本文中提供的描述，更多的适用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅意图用于说明目的，而不意在限制本公开的范围。
附图说明
[0014]为了可很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：
[0015]图1是根据本公开的教示的增材制造(AM)的零件的透视图；
[0016]图2是图1的根据本公开的教示的悬挂在软/弹性材料上并且靠近激发装置的呈测
试设置的AM零件的透视图；
[0017]图3是图2的测试设置的透视图，示出了根据本公开的教示配置的3D激光振动测量装置；
[0018]图4是示出根据本公开的教示的材料表征方法的流程图；
[0019]图5A是根据本公开的教示的AM零件的透视图，示出了CAE模型中的扭转模式；并且
[0020]图5B是来自实际测试的离散化点的透视图，示出了与图5A的CAE模型相比的测试中的扭转模式。
[0021]本文中描述的附图仅用于说明目的，而非意在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表征增材制造的零件的材料的方法，所述方法包括以下步骤：(a)确立所述增材制造的零件的计算机辅助工程(CAE)模型，所述CAE模型包括多个材料属性，并且运行所述具有所述多个材料属性的CAE模型以获得所述增材制造的零件的NVH模式；(b)向所述增材制造的零件应用激发，其中所述增材制造的零件的边界条件是自由状态；(c)测量所述增材制造的零件在预定义离散化点处的振动响应以生成振动数据；(d)后处理所述振动数据以获得所述增材制造的零件的实际噪声
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振动
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粗糙性(NVH)模式；(e)将所述实际NVH模式与来自所述CAE模型的NVH模式进行比较并计算平均差值；(f)如果所述平均差值超过预定阈值，则更新所述CAE模型中的所述多个材料属性；(g)如果所述平均差值超过所述预定阈值，则在所述具有所述更新的材料属性的CAE模型中实行NVH模态分析；(h)从所述具有所述更新的材料属性的CAE模型获得更新的NVH模式；以及(i)计算来自所述CAE模型的所述更新的NVH模式与来自步骤(e)的所述实际NVH模式之间的平均差值，其中如果所述平均差值高于所述预定阈值，则重复步骤(f)至步骤(i)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述应用所述激发的步骤包括机械激发和声学激发中的至少一个。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量所述振动响应的步骤包括在所述增材制造的零件的表面上的所述预定义离散化点处进行3D激光振动测量。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定阈值大于所述平均差值的0％且至多5％。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定阈值小于约5％。6.根据权利要求1所述的方法，其中通过空气弹簧和弹性支撑材料中的至少一个实现所述自由状态边界条件。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述机械激发包括冲击锤。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个材料属...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：