[发明专利]一种金属零件增材制造过程温度场预估方法

摘要

本发明公开了一种预估金属零件增材制造过程温度场的方法，基于数值模拟和有限差分算法，建立金属零件增材制造动态温度场。包括步骤1，初始化增材制造系统状态、确定粉床体积及网格边长、零件材料属性；步骤2，确定零件三维模型并划分模型和迭代时间步长；步骤3，根据打印状态将ti时刻归类为铺粉状态或扫描状态；步骤4，确定ti时刻对应的边界条件；步骤5，计算ti时刻温度场；步骤6，判断ti时刻是否为打印最后一个时刻；若是则计算结束，否则进入步骤3，以此循环，直到完成所有时刻计算。该发明温度场预估方法计算效率高，能充分考虑增材制造中每个状态边界条件，建立金属增材制造动态温度场，为零件结构设计优化及缺陷分析提供保证。

主权项

1.一种金属零件增材制造过程温度场预估方法，其特征在于：基于数值模拟和有限差分算法，建立金属零件增材制造动态温度场，具体包括以下步骤：步骤1，初始化增材制造系统状态、确定粉床体积及网格边长、确定金属零件材料属性；步骤2，确定金属零件三维模型并根据网格边长划分模型，确定迭代时间步长；根据步骤1定义的网格边长将金属零件三维模型转化为三维矩阵；根据步骤1定义的金属零件材料属性和网格边长确定迭代时间步长，具体计算迭代时间步长需满足稳态时间步长方程，完成模拟的参数准备阶段；步骤3，开始模拟后，根据打印状态将ti时刻归类为铺粉状态或扫描状态；步骤4，确定ti时刻对应的边界条件来进而确定边界的传热方式；步骤5，计算ti时刻温度场；使用有限差分法和焓方法计算ti时刻温度场；步骤6，判断ti时刻是否为打印最后一个时刻，若是则温度场计算结束，否则进入步骤3，以此循环，直到完成所有时刻温度场计算，并进行后处理。