增材制造基准2022年亚连续介面尺度拉伸挑战 (CHAL-AMB2022-04-MeTT) 和预测总结
Orion L Kafka1, Jake Benzing1, Newell Moser1
1Material Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology, 325 Broadway St, Boulder, 80305, CO, USA.
Integrating materials and manufacturing innovation
|March 7, 2024
概括
这项研究对预测激光粉床融合 (L-PBF) 合金样本的机械行为进行了基准模型的研究. 预测压力-应变行为和骨折是具有挑战性的,没有一个模型在所有指标上都表现出色.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算机建模 计算建模
背景情况:
- 增材制造,特别是激光粉床融合 (L-PBF),在像合金IN625.5这样的材料中产生复杂的微结构.
- 预测L-PBF组件的机械性能对于可靠的应用至关重要,但由于微观结构异质性而具有挑战性.
- 建立了一个基准测试挑战,以评估L-PBF材料计算模型的预测能力.
研究的目的:
- 评估各种建模方法在预测中等尺度L-PBF IN625标本的应力-应变行为的准确性.
- 评估模型预测这些标本中骨折位置和途径的能力.
- 为了确定增材制造材料建模的改进领域.
主要方法:
- 对建模社区提出了一个基准测试挑战,以预测由L-PBF制造的IN625标本的机械反应.
- 标本的特征包括化学成分,粒度结构 (EBSD,SEM) 和孔隙结构 (X射线计算机断层扫描).
- 在位移控制下,通过非接触式应变测量 (DIC) 进行了单轴张力测试,并将预测与实验数据进行了比较.
主要成果:
- 六个不同的建模组提交了压力-应变行为,骨折位置和通路的预测.
- 模型预测的准确性各不相同;弹性模量和最终抗拉强度的应变总是过度预测.
- 没有一个单一的模型在所有预测任务中表现出优异的性能,特别是与故障相关的属性.
结论:
- 预测L-PBF材料的机械行为和断裂仍然是当前计算模型的一个重大挑战.
- 亚连续的粒度结构和L-PBF组件中的异质孔分布导致预测困难.
- 未来的研究应该专注于提高模型成熟度和减少测量不确定性,以改善增材制造材料的预测.
