[发明专利]一种基于多场耦合建模与仿真求解的3D打印预览方法

摘要

本发明公开了一种基于多场耦合建模与仿真求解的3D打印预览方法，针对结构零件的3D打印过程，利用计算机编程语言和插值算法，建立温度场、应力应变场、流场、组织场、溶质场和缺陷场的多物理耦合模型，用有限元法对模型进行求解计算，并对结果进行后处理得到不同物理场之间相互影响下的3D打印结构零件性能参数。通过将不同物理场下的3D打印结构零件性能参数与试验结果实时对比并进行判定分析，从而达到对3D打印过程进行精确预览和实时调控的目的。该发明通过对多场耦合模型的判定求解制定出更加合理的3D打印工艺参数，提高3D打印结构零件的质量，有效降低3D打印的成本并大幅提高试验效率。

主权项

1.一种基于多场耦合建模与仿真求解的3D打印预览方法，其特征在于，包括步骤如下：/n(1)构建结构零件3D打印过程的多场耦合模型：建立三维几何模型和网格模型，定义材料参数，完成求解器前处理，采用计算机编程语言和有限元分析软件完成宏观温度场、应力应变场、流场、微观组织场、溶质场和缺陷场的多场耦合模型的建立；/n(2)建立多场耦合模型的求解算法：宏观温度场和应力应变场采用有限元法，宏观流场采用有限体积法，其中粘性通过编写User-defined function函数实现，微观组织场、溶质场和缺陷场采用特定元胞自动机(CA)方法，插值耦合算法完成宏观物理场计算结果与微观物理场数据的转换，并运用迭代算法完成多物理场耦合模型的求解计算；/n(3)获得优化的3D打印工艺参数：将多场耦合模型的计算结果与初步试验结果实时进行对比分析，根据对比结果判定多场耦合模型返回调节或继续计算，当模拟所得的3D打印结构零件性能参数与试验结果完全符合时，获得结构零件3D打印过程的宏观和微观变化，并输出3D打印工艺参数，达到对3D打印过程的精确预览与准确指导。/n