采用局部粉末收缩细化的有限元法对选择性激光熔化进行数值模拟

摘要： 已建立脉冲激光退火条件下细晶金属粉末选择性激光熔化（SLM）的数学模型。该模型将加工粉床视为连续介质，其有效热物理性质取决于局部孔隙率。该模型可模拟温度、比焓、局部孔隙率、加工轨迹形貌及厚度的非稳态分布。论文阐述了问题分析的全过程，包括数学建模与数值实现。为考虑烧结与重熔过程中粉末层的收缩，数值模型采用任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法，通过自适应网格细化实现有限元网格的质量稳健控制与动态重划分。利用该数值模型研究了脉冲激光加工铁基粉末层时的非稳态热场与局部孔隙率。