使用有限元方法模拟摩擦动增材制造 (FSAM) 的框架
Bahman Meyghani1,2, Reza Teimouri3
1BKL B.V., Collse Heide 1, 5674 VM Nuenen, The Netherlands.
Micromachines
|March 28, 2024
概括
这项研究引入了一种新的摩擦增材制造 (FSAM) 的计算模型,该模型准确地模拟了滑动和粘附条件. 该模型增强了对FSAM过程中的热和机械行为的理解.
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:
- 在固态过程中准确的摩擦建模在计算上具有挑战性.
- 现有的模型与网状扭曲和优化计算时间作斗争.
- 了解摩擦对于像FSAM这样的增材制造工艺至关重要.
研究的目的:
- 为FSAM提出基于欧勒尔摩擦的固态静态模型.
- 为了准确地模拟FSAM期间的滑动和粘附条件.
- 研究摩擦对热和机械行为的影响.
主要方法:
- 开发了一个基于欧勒尔摩擦的固态静态模型.
- 采用了修改后的摩擦模型,用于滑动/粘合条件.
- 使用Dflux和Sfilm子程序进行热流模拟.
- 应用了Goldak双圆形模型对对流和发射.
- 使用DC3D8和C3D8R元件进行热和机械分析.
- 在合金上模拟 (AZ31B-F填充剂).
主要成果:
- 气温最高达到1310°C,初步升温急剧上升.
- 在加工后观察到的线性冷却行为.
- 工具和填充剂的压力显著影响了工件中心的应力.
- 紧固力导致工件侧面的峰值应力.
- 达到5MPa的纵向残余应力和7MPa的横向残余应力 (压缩).
- 在0.13毫米测量的最大工件扭曲.
结论:
- 拟议的模型准确地模拟了FSAM中的滑动和粘附条件.
- 实施精确的摩擦条件可以提高对热和机械相互作用的研究.
- 该模型提供了对残余应力和工件扭曲的见解.
