基于晶粒形貌的增材制造力学行为数值模拟

作     者：王艺飞 陈静远 张昭 

作者机构：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 

出 版 物：《计算力学学报》 (Chinese Journal of Computational Mechanics)

年 卷 期：2024年第05期

页      面：837-842页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

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

主　　题：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 

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。