研究目的
研究采用自适应网格技术构建三维传热模型，以高效计算方式模拟多道次多层激光粉末床熔融过程，并基于无量纲分析提出新型广义热源模型。
研究成果
开发了一种自适应重网格化框架及新型热源模型，并通过实验观测验证了其在L-PBF工艺高效三维传热建模中的有效性。该框架显著提升了计算速度，可提供瞬态温度、冷却速率、熔池尺寸与形状等关键工艺信息。
研究不足
基于传导传热的分析忽略了熔池内部的对流传热过程，且高度依赖于预设的热源模型。该模型无法预测因气体滞留而产生的沉积构建中的气孔缺陷。
探究一种新型热源模型与自适应重划分网格技术以模拟激光粉末床熔融过程并进行实验验证
DOI：10.1016/j.commatsci.2020.109752
期刊：Computational Materials Science
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
提出了一种基于有限元方法、具有自适应网格重划功能的三维传热模型，用于模拟金属粉末激光粉末床熔融过程中多轨道多层结构的构建，该模型具有更强的计算能力。通过量纲分析确定了热源尺寸与激光参数及合金粉末特性的函数关系。该计算模型用于计算SS316L粉末在多轨道多层构建时不同激光功率与扫描速度组合下的熔池截面。计算结果与相应实验测量值进行了广泛验证。进一步利用该模型评估其预测缺陷（如熔道不连续和相邻轨道/层间未完全熔合）的能力。总体而言，自适应网格重划和提出的热源表达式能在保持模拟多轨道多层激光粉末床熔融结果精度的同时，通过减少计算时间和内存需求显著提升模型性能。
作者：
Kajal Khan，Gunther Mohr，Kai Hilgenberg，A. De
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