[发明专利]一种增材制造应力变形仿真方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种增材制造应力变形仿真算方法、装置、设备以及计算机存储介质，方法包括：获取结构件成形过程中熔池的当前形貌；根据所述当前形貌，匹配合适的点状热源模型的参数；根据所述点状热源模型的参数，基于能量加载分布构建线状热源模型；获取线状热源模型的参数以及时间步长，并根据所述线状热源模型的参数以及时间步长，获得结构件的能量温度场分布；根据所述能量温度场分布，以获得结构件的应力变形分布。本发明通过能量加载分布的方式进行仿真计算，能够在不影响计算结果准确性的基础上，大幅度降低计算量。

技术领域

本发明涉及增材制造数值模拟仿真技术领域，尤其涉及一种增材制造应力变形仿真方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

所谓的增材制造应力变形仿真，可以认为是通过计算机模拟整个增材制造成形过程，得到其过程的应力变形分布情况。由于成形工件的应力分布与成形过程的温度场分布联系紧密，因而在实际数值模拟过程中，温度场的计算显得格外重要。然而在增材制造过程中，热源具有集中、移动的特点，会形成在空间和时间上梯度都很大的不均匀温度场。由于其热源的高度集中性，如果直接采用传统的移动点状热源进行计算，在建立有限元模型时，需要将网格单元划分得很细，计算中也需要大量的时间步进行迭代计算，从而使得计算效率极为低下，也无法对一些结构较为复杂体型较大的构件成形过程进行模拟。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种增材制造应力变形仿真方法、装置、设备和存储介质，本发明通过能量加载分布的方式进行仿真计算，能够在不影响计算结果准确性的基础上，大幅度的降低了计算量，解决增材制造数值模拟中计算量过大，难度高的问题。

本发明实施例提供了一种增材制造应力变形仿真方法，包括：

获取结构件成形过程中熔池的当前形貌；

根据所述当前形貌，匹配合适的点状热源模型的参数；

根据所述点状热源模型的参数，基于能量加载分布构建线状热源模型；

获取线状热源模型的参数以及时间步长，并根据所述线状热源模型的参数以及时间步长，获得结构件的能量温度场分布；

根据所述能量温度场分布，以获得结构件的应力变形分布。

优选地，获取熔池的当前形貌步骤之前，还包括

获取预先建立的结构件的三维几何模型进行网络划分后的生成的有限元模型；

根据所述有限元分析模型，获取对应的结构件的成形工艺参数；

根据所述结构件的成形工艺参数，对结构件成形过程中熔池的参数进行初始化，以获得熔池的当前形貌。

优选地，所述成形工艺参数包括成形路径的宽度以及成形路径每层的高度，则根据所述结构件的成形工艺参数，对结构件成形过程中熔池的参数进行初始化，以获得熔池的当前形貌，具体为：

根据成形路径的宽度，以获得熔池的宽度；

根据成形路径每层的高度，以获得熔池的深度；

根据所述熔池的宽度以及熔池的深度，经工艺成形的能量输入方式，以获取熔池的当前形貌。

优选地，根据所述点状热源模型的参数，基于能量加载分布构建线状热源模型，具体为：

根据热输入功率、热效率系数、焊接电压、焊接电流以及点状热源模型的参数，以获得线状热源的热流密度最大值；

根据线状热源的热流密度最大值以及点状热源模型的参数，获得线状热源内部空间各处热流密度；

根据运动速度以及点状热源模型的参数，以获得线状热源的加热时间；