本發(fā)明涉及增材制造工藝仿真領域，尤其是涉及一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術：

1、在制造技術中，激光選區(qū)熔化技術具有高柔性加工的特點，在一些復雜結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)工藝難加工零部件制備方面具有較高的應用價值。但是，在激光選區(qū)熔化成形過程中，由于激光束對粉床特定區(qū)域急速加熱、該區(qū)域又迅速冷卻，不可避免地會引起所加工構(gòu)件內(nèi)熱應力分布的顯著不均衡，可能會導致零件發(fā)生翹曲、變形、乃至開裂的現(xiàn)象。

2、目前，增材制造領域面臨的問題是，企業(yè)在制造過程中試圖通過改善工藝、調(diào)試參數(shù)來完善產(chǎn)品，在實際項目開展過程中會消耗大量原材料及時間成本進行盲目試錯。由于缺乏經(jīng)驗、依賴試錯方式、材料成本投入巨大，嚴重影響著企業(yè)經(jīng)濟效益。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，并預報可能發(fā)生的風險，減少試錯成本。

2、本發(fā)明提供了一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，包括以下步驟：s1、確定待加工工件的材質(zhì)屬性和幾何體，根據(jù)待加工工件的材質(zhì)屬性和幾何體確定加工設備、加工工藝；

3、s2、確定加工設備、加工工藝和待加工工件的材質(zhì)屬性下的固有應變值；

4、s3、通過對固有應變校驗件的應力應變分析，校準仿真模型；

5、使用校準后的仿真模型分析待加工工件的應力應變性能；

6、根據(jù)上述待加工工件的應力應變性能優(yōu)化待加工工件的基本參數(shù)。

7、優(yōu)選的，在步驟s1中，加載待加工工件的幾何模型，添加待加工工件的支撐結(jié)構(gòu)；根據(jù)待加工工件的幾何體確定基板尺寸，并獲得基板的厚度。

8、優(yōu)選的，在步驟s1中，基板的厚度不小于40mm。

9、優(yōu)選的，在步驟s2中，根據(jù)固有應變值，確定待加工工件的面網(wǎng)格模型；創(chuàng)建體網(wǎng)格模型，獲得體網(wǎng)格劃分的體積分數(shù)；根據(jù)獲得的體積分數(shù)調(diào)節(jié)體網(wǎng)格模型中體網(wǎng)格的大??；確定的體網(wǎng)格模型即得到待加工件的仿真模型；得到仿真后的待加工工件模型，并得到與初始輸入的待加工工件之間的表面偏差；根據(jù)確定的加工設備、加工工藝，獲得固有應變值，生產(chǎn)固有應變校驗件。

10、優(yōu)選的，在步驟s2中，體積分數(shù)滿足仿真精度要求。

11、優(yōu)選的，一種用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的增材制造工藝仿真方法的系統(tǒng)。

12、優(yōu)選的，包括：第一模塊，用于獲取基材性能指標要求；第二模塊，以所述第一模塊為基礎，用于選取所述基材的材料特征，確定第一設計方案；第三模塊，獲取所述增材制造基材設計任務中的基材工程原理圖，根據(jù)所述第一設計方案，構(gòu)建基材結(jié)構(gòu)模型并優(yōu)化；第四模塊，根據(jù)優(yōu)化后的所述基材結(jié)構(gòu)模型確定基材長度及結(jié)構(gòu)形式，輸出基材圖樣及研制技術要求，完成增材制造基材設計。

13、優(yōu)選的，該計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)權(quán)利要求1~6任一項所述增材制造基材的設計方法的步驟。

14、因此，本發(fā)明采用上述的一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，利用增材制造過程仿真分析工具對實際零部件的激光選區(qū)熔化加工過程進行仿真分析，可以在一定程度上為產(chǎn)品加工的方案設計提供指導和參考，并預報可能發(fā)生的風險，減少試錯成本。

15、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

技術特征：

1.一種增材制造工藝仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，其特征在于，在步驟s1中，加載待加工工件的幾何模型，添加待加工工件的支撐結(jié)構(gòu)；根據(jù)待加工工件的幾何體確定基板尺寸，并獲得基板的厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，其特征在于，在步驟s1中，基板的厚度不小于40mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，其特征在于，在步驟s2中，根據(jù)固有應變值，確定待加工工件的面網(wǎng)格模型；創(chuàng)建體網(wǎng)格模型，獲得體網(wǎng)格劃分的體積分數(shù)；根據(jù)獲得的體積分數(shù)調(diào)節(jié)體網(wǎng)格模型中體網(wǎng)格的大??；確定的體網(wǎng)格模型即得到待加工件的仿真模型；得到仿真后的待加工工件模型，并得到與初始輸入的待加工工件之間的表面偏差；根據(jù)確定的加工設備、加工工藝，獲得固有應變值，生產(chǎn)固有應變校驗件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，其特征在于，在步驟s2中，體積分數(shù)滿足仿真精度要求。

6.一種用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的增材制造工藝仿真方法的系統(tǒng)。

7.一種增材制造基材的設計系統(tǒng)，其特征在于，包括：第一模塊，用于獲取基材性能指標要求；第二模塊，以所述第一模塊為基礎，用于選取所述基材的材料特征，確定第一設計方案；第三模塊，獲取所述增材制造基材設計任務中的基材工程原理圖，根據(jù)所述第一設計方案，構(gòu)建基材結(jié)構(gòu)模型并優(yōu)化；第四模塊，根據(jù)優(yōu)化后的所述基材結(jié)構(gòu)模型確定基材長度及結(jié)構(gòu)形式，輸出基材圖樣及研制技術要求，完成增材制造基材設計。

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)權(quán)利要求1~6任一項所述增材制造基材的設計方法的步驟。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，包括以下步驟：S1、確定待加工工件的材質(zhì)屬性和幾何體，根據(jù)待加工工件的材質(zhì)屬性和幾何體確定加工設備、加工工藝；S2、確定加工設備、加工工藝和待加工工件的材質(zhì)屬性下的固有應變值；S3、通過對固有應變校驗件的應力應變分析，校準仿真模型；使用校準后的仿真模型分析待加工工件的應力應變性能；根據(jù)上述待加工工件的應力應變性能優(yōu)化待加工工件的基本參數(shù)。本發(fā)明采用上述的一種增材制造工藝仿真方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，利用增材制造過程仿真分析工具對實際零部件的激光選區(qū)熔化加工過程進行仿真分析，為產(chǎn)品加工的方案設計提供指導和參考，并預報可能發(fā)生的風險，減少試錯成本。

技術研發(fā)人員：周振華,劉征,張文瑋,陳孟,張琦,劉玉敬,趙子博,姜麗紅,王冠剛,崔俊華,趙明杰,曾一達,郭正華,趙剛要,張樹國
受保護的技術使用者：南昌航空大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9