基于晶粒形貌的增材制造力学行为数值模拟

来源：计算力学学报杂志2024年第5期北京时间：

作者：王艺飞,陈静远,张昭

单位：大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024

摘要：为了研究电弧增材制造中材料的各向异性力学行为,本文建立了双椭球热源模拟电弧增材制造过程中的温度场,建立Monte Carlo模型模拟增材层截面微观组织的变化,建立晶体塑性模型表征晶粒形貌对材料力学行为的影响规律,从而修正位错动力学模型,得到基于晶粒形貌特征的电弧增材制造中各向异性的力学行为数值模拟方法。修正后的位错动力学模型可以很好地反映出电弧增材制造工艺特征导致的材料各向异性行为,且与试验结果一致。电弧增材制造构件在增材高度方向上的力学性能显著低于热源移动方向的力学性能,在增材高度方向上和热源移动方向上晶粒尺寸比达到7.5 mm/1.3 mm时,屈服强度比达到787.8 MPa/865.2 MPa。钛合金在600℃以上出现明显的材料软化,这主要是晶粒球化导致的。

关键词：电弧增材制造,位错动力学,蒙特卡洛模型,晶体塑性模型,力学性能,

基金资助：国家自然科学基金(12372191;52332012);国家重点研发计划(2022YFB4600902)资助项目.