تحلیل ترمومکانیکی متوالی یک سازه با رسوب انرژی هدایت‌شده

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.

بخوانید شبیه سازی جوش اینرسی با استفاده از Abaqus/Standard و Abaqus/CAE

فایل‌های ورودی

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.