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[发明专利]一种基于增材制造基板内部结构设计的残余应力抑制方法-CN202310846786.8在审
发明人：马良;鹿旭飞;林鑫 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-07-11 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： B22F12/30 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于增材制造基板内部结构设计的残余应力抑制方法，该方法在基板上开设垂直于打印方向的槽或移动块以降低材料的局部机械约束，高能束增材制造金属零件的残余应力形成因素主要包括高温度梯度和强机械约束，通过槽或移动块的设置，能够保障打印零件的成形，避免了残余应力积累，显著降低了打印零件变形和开裂的风险。本发明不同于基于减小温度梯度的残余应力控制方法，而是基于弱化打印过程中材料之间的机械约束的指导理念，使得大量潜在的塑性变形转变为弹性变形，从而减少塑性变形的发展以及抑制残余应力的形成。
一种基于制造内部结构设计残余应力抑制方法

[发明专利]基于激光立体成形自愈合效应的宏观热应力场有限元建模方法-CN201810482098.7有效
发明人：马良;鹿旭飞;林鑫 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-05-18 - 公布日： 2022-04-08 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明一种基于激光立体成形自愈合效应的宏观热应力场有限元建模方法，包括如下步骤：步骤一，建立激光立体成形基板单边夹持的热力耦合模型；步骤二，建立激光立体成形构件第i层熔覆层的热力耦合模型；步骤三，计算激光立体成形构件第i层熔覆层的温度场；步骤四，计算激光立体成形构件第i层熔覆层的应力场及变形；步骤五，判断构件第i层熔覆层沉积表面凸起能否被消除；步骤六，判断第i层熔覆层是否为最后一层；在第i层熔覆层凸起能够在后续沉积过程被消除的情况下，若第i层熔覆层为最后一层，则模拟加工结束，否则进入步骤二，以此循环，直到完成整个激光立体成形的宏观热应力场模拟计算。
基于激光立体成形愈合效应宏观力场有限元建模方法

[发明专利]一种创建高精度增材制造有限元模型的方法-CN201810799158.8有效
发明人：马良;鹿旭飞;林鑫 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-19 - 公布日： 2022-04-08 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明一种创建高精度增材制造有限元模型的方法，包括步骤一，原位温度场测量；步骤二，计算沉积第i层基板的初始温度Ti‑1；步骤三，计算构件第i层沉积层的厚度hi；步骤四，建立hi与Ti‑1的映射关系hi＝F(Ti‑1)；步骤五，创建第1层的有限元模型，计算第1层沉积过程的热应力场；步骤六，计算第i层模型的层厚hi，其中i1；步骤七，从第2层开始依次计算第i层沉积过程的热应力场；步骤八，判断第i层熔覆层是否为最后一层；若是则有限元模型的建模结束，否则进入步骤六，以此循环，直到完成所有沉积层的有限元模型的建模计算。保证模拟过程与实际加工过程的一致性，有效提高模型预测增材制造构件成形过程的准确性。
一种创建高精度制造有限元模型方法

[发明专利]一种通过优化基板减小增材制造残余应力和非稳态的方法-CN201910054188.0有效
发明人：林鑫;鹿旭飞;马良 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2019-01-21 - 公布日： 2021-01-15 - 主分类号： B22F3/105 文献下载
摘要：本发明公开了一种通过优化基板减小增材制造残余应力和非稳态的方法；该方法通过直接优化基板的形状，使基板只保留目标零件的接触面的形状，厚度方面，保证能够给予增材制造零件足够的支撑力即可，使得减少零件在制造过程中减少基板对成形件的机械约束，通过将基板设计为镂空结构，调控增材制造过程中的最大温度梯度，最终实现增材制造构件残余应力和成形过程中非稳态阶段的减小；该方法可用于各种高能束(激光、电子束、等离子束、电弧)作为热源的金属增材制造制造过程，包括激光立体成形、选区激光熔化及电子束熔丝沉积等。
一种通过优化减小制造残余应力稳态方法

[发明专利]一种粉末床熔融增材制造过程中原位实时测量装置-CN201910907476.6在审
发明人：林鑫;曹阳;杨海欧;马良;谭华;史硕晴;鹿旭飞 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2019-09-24 - 公布日： 2020-01-21 - 主分类号： G01N25/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种粉末床熔融增材制造过程中原位实时测量装置，该装置将热电偶设置在基板上需要测量温度的位置，将位移传感器和基板的下表面相接触，使得位移传感器能够测量出增材制造过程中基板的变形量；该装置可以实现对粉末床熔融增材制造过程中基板和成形件的热‑变形(或温度)原位实时监测，能够准确地反应基板的热‑变形(或温度)随时间的演化规律，不仅为研究粉末床熔融增材制造过程中基板和成形件的变形机理提供可靠的实验测量基础，而且为粉末床熔融增材制造有限元模拟提供了有力的实验数据，最终对建立有效控制基板和成形件变形的工艺方法和获得高精度、高性能成形件奠定了基础。
基板制造过程成形件粉末床熔融位移传感器变形测量实时测量装置变形机理反应基板实时监测实验测量实验数据演化规律有效控制变形的变形量热电偶下表面制造研究

[发明专利]高能束增材制造有限元热力耦合模型的校验方法及其数据测量装置-CN201711124385.2有效
发明人：林鑫;鹿旭飞;马良;杨海欧;谭华;胡云龙 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2017-11-14 - 公布日： 2019-07-12 - 主分类号： G01D21/02 文献下载
摘要：本发明展示高能束增材制造有限元热力耦合模型的校验方法及其数据测量装置，其装置，包括工作台，以及安装在工作台上的夹具系统和数据采集系统；其校验方法，如下，1，对高能束增材制造加工中的熔覆过程及热‑变形‑应变实时实验测量；2，建立模型框架，输入材料属性并划分网格；完成了有限元温度场的校准；3，设置力场边界条件并将校准的温度场结果作为力场计算的初始条件，得到基板变形及应变场结果；完成有限元力场的校准；即完成了高能束增材制造有限元热力耦合模型的校准。本发明既能为高能束增材制造的模拟仿真提供可靠的实验数据，有能为建立有效控制基板和成形件变形的工艺方法提供科学指导，促进增材制造技术获得更广泛的应用。
高能束校准热力耦合校验制造力场数据测量装置温度场初始条件数据采集系统边界条件基板变形技术获得夹具系统建立模型科学指导模拟仿真熔覆过程实时实验实验数据输入材料有效控制变形的成形件应变场工作台网格基板变形测量加工应用展示

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