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An optimized multiple-step Finite Element Analysis framework for simulating Additive Manufacturing processes
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AI
DOI：10.1007/s40964-025-01308-w.png)
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摘要
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应用计算模型模拟增材制造（AM）过程以预测变形和残余应力的主要挑战是高昂的计算成本。一种最近提出的多步增量模拟方法，其紧密模拟AM中材料的顺序添加过程，为在不牺牲预测精度的前提下降低计算成本提供了有前景的途径。然而，该方法的有效性取决于选择一个最优步长，以平衡计算成本与跨步求解映射过程中引入的解误差。本研究提出了一种数值优化方案来确定模拟步骤的最优数量。该方案涉及构建一个成本函数，该函数整合了计算时间和解精度，并对给定AM模拟进行该函数的最小化。该方案通过进行316-L不锈钢部件的直接能量沉积（DED）和丝材电弧增材制造（WAAM）模拟进行了验证。结果表明，在优化中将解误差和计算成本赋予相等权重，可将复杂航空航天部件的模拟时间最多缩短37%，与单步模拟相比仅损失3%的精度。此外，研究发现选择性网格粗化（SMC）可能因当前商业有限元分析（FEA）软件在模型映射能力上的局限性而引入显著误差，凸显了该领域需要进一步改进。
Keyword:
Additive Manufacturing
Manufacturing process modeling
Finite Element Analysis
Residual stress
Numerical process simulation
期刊
P
IF:
5.4
论文数:
1.9K
被引数:
3.2K
机构
引用论文
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