[发明专利]一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法

权利要求书

1.一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、依次设置打印层从1到I；打印层为第i层时，依次设置打印路径从1到J_i条；其中，I为打印层的总数，J_i为第i层打印层的打印路径总数；

S20、将第i层打印层的第J_i条打印路径进行离散化，在每个离散点利用解析式形状假设获得每个离散点上表面的理想解析式预测结果；

S30、利用准静态热模型计算打印过程中的热场；

S40、利用总应变模型和热弹性模型分别计算打印过程的总应变和热弹性应变；

S50、基于步骤S40获得的总应变和热弹性应变，利用固有应变模型获得打印过程的固有应变；

S60、利用步骤S50获得的固有应变修正步骤S20获得的表面理想解析式预测结果，获得表面预测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，在步骤S10中，I和J_i均在实际打印前的规划打印工艺参数时确定，确定原则为：

I＝H/L_t；

J_i＝W_i/D_l；

上面两式中，H为零件的设计总高度，W_i为零件在第i层设计宽度，L_t为设置的打印层高，D_l为打印路径的间距，H和W_i由零件的设计尺寸决定。

3.根据权利要求2所述的一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，L_t的取值为50～65μm，D_l的取值为40～60μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，在步骤S20中，离散点的间距Δc为10μm；在每个离散点上，表面为凸起的熔池，熔池的关键尺寸包括：熔池高度h，熔池深度d、熔池宽度w和熔池长度l。

5.根据权利要求4所述的一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，熔池的解析式形状假设为上下两个半椭圆形组合成的组合图形，上半部分的半椭圆形开口朝下，下半部分的半椭圆形开口朝上，两个半椭圆形的开口处的长度相等，两个半椭圆形在开口处组合；其中，熔池高度h为熔池上半部分的半椭圆形的高度，熔池深度d为下半部分的半椭圆形的高度，熔池宽度w为熔池上半部分的半椭圆形的开口处长度。

6.根据权利要求5所述的一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，熔池的关键尺寸由基于熔池状态划分的选区激光熔化熔池尺寸预测方法确定。

7.根据权利要求1所述的一种基于固有应变法的选区激光融化成型件表面预测方法，其特征在于，在步骤S30中，用于计算打印过程中的热场的准静态热模型为：

式中，T(x,y,z)为打印过程中的热场，(x,y,z)表示扫描单位点相对于当前热源位置的坐标，当前热源位置即为激光的照射位置；T_r(x,y,z)表示残余温度；P,η,v,λ,a分别表示激光束功率、能量吸收率、扫描速度、热导率和热扩散率；a由a＝λ/ρc计算得到，ρ表示密度，c表示比热；R表示扫描单元点到热源的距离；

其中，x方向为扫描方向，z方向为基板的垂直方向，y方向按右手坐标系垂直于xz平面的方向；

其中，残余温度T_r(x,y,z)由下式计算得到：

式中，T_a表示环境温度和虚拟热源激光功率，w_t表示扫描单位点与当前热源位置在扫描方向上的距离，t表示扫描轨迹序号。