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基于晶体塑性的微尺度激光胀形数值研究
摘要： 微尺度激光胀形是一种创新且极具前景的微金属成形技术，在微电子工业中应用广泛。基于图像的Voronoi镶嵌法建立了不同初始晶粒尺寸的圆盘状多晶聚合体三维有限元模型，用于模拟纯铜箔的微尺度激光胀形过程。采用时空分布的激光冲击波压力使纯铜箔多晶聚合体发生变形。开发并嵌入了考虑位错运动热激活与粘滞拖曳主导阶段的尺寸相关统一晶体塑性本构模型至有限元程序，以描述宽应变率范围内的塑性变形行为。在不同激光冲击波压力和初始晶粒尺寸工况下，预测的纯铜箔最大胀形高度与实验数据吻合良好，所得厚度及表面粗糙度也与相应实验观测结果高度相关。通过交叉对比分析了模拟的等效应变与Mises应力残余分量，并进一步详细讨论了晶界对激光冲击波的影响。
关键词： 激光冲击波、数值模拟、多晶聚集体、晶体塑性、微尺度激光鼓胀
更新于2025-09-23 15:19:57
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选择性激光熔化的工艺-结构-性能-表现建模
摘要： 选择性激光熔化（SLM）是一种极具前景的制造技术，通过集成计算材料工程（ICME），可加速从性能与特性、工艺控制到合金化等全方位的零件设计。本文提出了SLM工艺-结构-性能-效能建?？蚣埽赫攵苑鄞渤叨热鄢亟＃颐墙⒘笋詈螻avier-Stokes方程、Cahn-Hilliard方程与传热方程的扩散界面多相计算流体力学模型；采用计算高效的大规模传热模型描述大体积区域的温度演变；运用相场模型展示如何通过变质剂中断Ti-6-4合金的外延生长以获得等轴多晶结构。这些结构富含合成板条马氏体亚组织，我们通过晶体塑性模型研究了其微观力学响应。分析含球形孔隙类缺陷与高长宽比裂纹类缺陷结构的疲劳性能，绘制循环幅值疲劳图以量化其疲劳行为。模拟疲劳寿命在高周/低周疲劳方面呈现与文献一致的趋势，且缺陷对SLM结构性能的主导作用得到验证。该ICME工作流程凸显了制造系统、粉末材料、合金成分及微观结构等广阔设计空间的开发潜力。通过数字化全流程并实现因果关系的全面虚拟评估，使金属增材制造中面向产品的材料与解决方案更接近工程实际应用。
关键词： 传热建模、增材制造、相场建模、集成计算材料工程、晶体塑性、选择性激光熔化、微观力学建模
更新于2025-09-16 10:30:52