Sequential thermomechanical analysis of a directed energy deposition build

این مثال، تحلیل‌های ترمومکانیکی متوالی از ساخت‌های رسوب انرژی هدایت‌شده از یک سازه دیواره نازک بر روی یک زیرلایه معلق را نشان می‌دهد. مدل در این مسئله بر اساس آزمایش‌های منتشر شده ایجاد شده است (دنلینگر و همکاران، ۲۰۱۵). نتایج پیش‌بینی‌شده از تاریخچه دما و اعوجاج در طول چاپ، با اندازه‌گیری‌های تجربی مطابقت خوبی دارند.

این مثال ویژگی‌ها و تکنیک‌های زیر را در Abaqus نشان می‌دهد :

با استفاده از خواص حرارتی و مکانیکی وابسته به دما؛
انجام شبیه‌سازی ترمومکانیکی فرآیندهای تولید افزایشی، شامل تکنیک‌های فعال‌سازی تدریجی المان، گرمایش تدریجی توسط شار حرارتی غیریکنواخت متحرک، و سرمایش تدریجی روی سطوح آزاد در حال تکامل؛ و
با استفاده از تکنیک‌های خاص برای تولید افزایشی.
در این صفحه بحث می‌شود:

توضیحات برنامه
رویکردهای مدل‌سازی و تکنیک‌های شبیه‌سازی در آباکوس
تحلیل انتقال حرارت
تحلیل استاتیکی سازه‌ها
بحث نتایج و مقایسه موارد
فایل‌ها
منابع
جداول
ارقام
محصولات آباکوس/استاندارد

توضیحات برنامه
فناوری تولید افزایشی ( AM ) انقلابی در طراحی و تولید ایجاد کرده است. رسوب انرژی هدایت‌شده ( DED ) یکی از فناوری‌های رایج تولید افزایشی است. در طول رسوب انرژی هدایت‌شده، ماده توسط یک نازل نصب‌شده بر روی یک بازوی چندمحوره رسوب داده می‌شود و به‌طور همزمان توسط یک منبع گرما (مانند لیزر یا پرتو الکترونی) ذوب می‌شود. ماده جدید اضافه شده و به صورت لایه به لایه جامد می‌شود تا زمانی که قطعه سه‌بعدی مورد نظر ساخته شود.

این مسئله‌ی نمونه، ساخت یک سازه‌ی دیواره نازک را بر روی یک زیرلایه‌ی کنسول‌دار با استفاده از فرآیند رسوب انرژی هدایت‌شده شبیه‌سازی می‌کند (Denlinger و همکاران، ۲۰۱۵). دستگاه آزمایش شامل یک گیره‌ی آلومینیومی، یک زیرلایه و یک دیواره است که باید روی مرکز زیرلایه ساخته شود. زیرلایه و دیواره از آلیاژ اینکونل نیکل-کروم ۶۲۵ ساخته شده‌اند.

فایل‌ها

am_lded_thinwall_inconel625_dwell0_ht.inp
تحلیل انتقال حرارت سازه اینکونل ۶۲۵ با زمان توقف بین لایه‌ای ۰ ثانیه.
am_lded_thinwall_inconel625_dwell0_st.inp
تحلیل ساختاری استاتیکی سازه اینکونل ۶۲۵ با زمان توقف بین لایه‌ای ۰ ثانیه.
am_lded_thinwall_inconel625_dwell20_ht.inp
تحلیل انتقال حرارت سازه اینکونل ۶۲۵ با زمان توقف ۲۰ ثانیه‌ای بین لایه‌ها.
am_lded_thinwall_inconel625_dwell20_st.inp
تحلیل ساختاری استاتیکی سازه اینکونل ۶۲۵ با زمان توقف ۲۰ ثانیه‌ای بین لایه‌ها.
am_lded_thinwall_inconel625_dwell40_ht.inp
تحلیل انتقال حرارت سازه اینکونل ۶۲۵ با زمان توقف ۴۰ ثانیه‌ای بین لایه‌ها.
am_lded_thinwall_inconel625_dwell40_st.inp
تحلیل ساختاری استاتیکی سازه اینکونل ۶۲۵ با زمان توقف ۴۰ ثانیه‌ای بین لایه‌ها.

فایل‌های ورودی زیر حاوی تعاریف یا داده‌هایی هستند که در فایل‌های ورودی ذکر شده در بالا گنجانده شده‌اند:

ABQ_am_special_purpose_types.inp
انواع جداول ویژگی‌ها، جداول پارامترها و سری‌های رویداد مورد استفاده توسط تکنیک‌های خاص برای شبیه‌سازی فرآیندهای تولید افزایشی رایج در Abaqus .
mesh_thinwall_ht.inp
تعاریف گره‌ها و المان‌های مدل، مورد استفاده در تحلیل‌های انتقال حرارت.
mesh_thinwall_st.inp
تعاریف گره‌ها و المان‌های مدل، که توسط تحلیل‌های استاتیکی سازه استفاده می‌شوند.
es_thinwall_dwell0.inp
داده‌های سری رویداد حرکت رسوب مواد (و اسکن لیزری)، که توسط تجزیه و تحلیل سازه‌هایی با زمان توقف بین لایه‌ای ۰ ثانیه استفاده می‌شود.
es_thinwall_dwell20.inp
داده‌های سری رویداد مربوط به حرکت رسوب مواد (و اسکن لیزری)، که توسط تجزیه و تحلیل سازه‌ها با زمان توقف بین لایه‌ای ۲۰ ثانیه‌ای استفاده شده است.
es_thinwall_dwell40.inp
داده‌های سری رویداد مربوط به حرکت رسوب مواد (و اسکن لیزری)، که توسط تجزیه و تحلیل سازه‌ها با زمان توقف بین لایه‌ای ۴۰ ثانیه‌ای استفاده شده است.

Sequential thermomechanical analysis of a laser powder bed fusion build

این مثال، تحلیل ترمومکانیکی متوالی یک سازه پل با استفاده از همجوشی بستر پودر لیزری را نشان می‌دهد. مدل این مسئله بر اساس مسئله معیار تولید افزایشی AMB2018-01 که توسط موسسه ملی استاندارد و فناوری ( NIST ) منتشر شده است، ایجاد شده است. ابتدا یک تحلیل انتقال حرارت گذرا با در نظر گرفتن توالی رسوب مواد و مسیر اسکن پرتو لیزر انجام می‌شود. سپس از میدان دمایی تحلیل انتقال حرارت گذرا برای انجام یک تحلیل سازه‌ای استاتیک بعدی استفاده می‌شود. نتایج پیش‌بینی‌شده اعوجاج‌ها و کرنش‌های الاستیک باقیمانده، همبستگی خوبی با داده‌های آزمایش معیار نشان می‌دهند.

این مثال ویژگی‌ها و تکنیک‌های زیر را در Abaqus نشان می‌دهد :

با استفاده از خواص حرارتی و مکانیکی وابسته به دما؛
انجام شبیه‌سازی ترمومکانیکی فرآیندهای تولید افزایشی، شامل تکنیک‌های فعال‌سازی تدریجی المان، گرمایش تدریجی توسط شار حرارتی غیریکنواخت متحرک، و سرمایش تدریجی روی سطوح آزاد در حال تکامل؛ و
با استفاده از تکنیک‌های خاص برای تولید افزایشی.
در این صفحه بحث می‌شود:

توضیحات برنامه
رویکردهای مدل‌سازی و تکنیک‌های شبیه‌سازی در آباکوس
تحلیل انتقال حرارت
تحلیل سازه‌ای
بحث نتایج و مقایسه موارد
تقدیرنامه‌ها
فایل‌های ورودی
منابع
جداول
ارقام

فایل‌های ورودی

am_bridge_thermal_analysis.inp
تحلیل انتقال حرارت.
am_bridge_structural_analysis.inp
تحلیل استاتیکی سازه‌ها.

فایل‌های ورودی زیر حاوی تعاریف یا داده‌هایی هستند که در فایل‌های ورودی ذکر شده در بالا گنجانده شده‌اند:

ABQ_am_special_purpose_types.inp
انواع جداول ویژگی‌ها، جداول پارامترها و سری‌های رویداد مورد استفاده توسط تکنیک‌های خاص برای شبیه‌سازی فرآیندهای تولید افزایشی رایج در Abaqus .
node_bridge_part.inp
تعاریف گره‌های سازه پل.
elem_bridge_part.inp
تعاریف المان‌های سازه پل.
node_bridge_substrate.inp
تعاریف گره‌های صفحه ساخت.
elem_bridge_substrate.inp
تعاریف المان‌های صفحه ساخت.
es_bridge_roller.inp
داده‌های سری رویداد حرکت غلتک.
es_bridge_laser.inp
داده‌های سری رویداد مسیر اسکن لیزری.