Investigación sobre el método de predicción de deformación para la fabricación de componentes metálicos mediante deposición láser, basado en la partición de características y el método de tensión inherente
Autores: Li, Bobo; Gao, Enze; Yin, Jun; Li, Xiaodan; Yang, Guang; Liu, Qi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre el método de predicción de deformación para la fabricación de componentes metálicos mediante deposición láser, basado en la partición de características y el método de tensión inherente
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Fabricación por deposición láser
Componentes metálicos a gran escala
Predicción de deformaciones
Gradiente térmico
Tensión residual
Eficiencia computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
La fabricación por deposición láser (LDM) ha atraído una atención sin precedentes por sus ventajas en la fabricación de componentes metálicos a gran escala y complejos. Durante el proceso de LDM, se genera un gran gradiente térmico debido al ciclo térmico y la acumulación de calor. Como resultado, se forman grandes tensiones residuales y deformaciones en los componentes metálicos de LDM. Entonces, la precisión dimensional de los componentes metálicos se vuelve pobre. Para lograr el control de deformaciones y aumentar la precisión dimensional, la predicción de deformaciones de los componentes metálicos es muy significativa y orientativa. Sin embargo, el método tradicional termoelástico-plástico solo puede lograr la predicción de deformaciones para componentes metálicos de LDM a pequeña escala. Debido a la baja eficiencia computacional, es extremadamente difícil satisfacer la demanda de predicción de deformaciones para componentes metálicos a gran escala. Basándose en la partición de características y el método de deformación inherente, se propone en este manuscrito un método rápido de predicción de deformaciones para componentes metálicos a gran escala. En primer lugar, para resolver el problema de la poca consistencia de la calidad de formación debido a la aleatoriedad del proceso de partición, el proceso de partición se estableció según características geométricas típicas. En segundo lugar, se obtuvieron los valores de deformación inherente para diferentes particiones considerando los efectos del método de extracción, tamaño de malla, capa de valor equivalente y tamaño de partición en los valores de deformación inherente. Luego, utilizando el método de deformación inherente, se predijo rápidamente la deformación de componentes a gran escala. Comparando los resultados de simulación con los resultados experimentales, se obtuvieron las siguientes conclusiones. La deformación predicha por el método propuesto en este manuscrito es consistente con las deformaciones predichas utilizando el método tradicional termoelástico-plástico y el método experimental. Significativamente, al aplicar el método propuesto en este manuscrito para predecir la deformación de componentes metálicos de LDM, la eficiencia computacional se mejora en 27.25 veces en comparación con los resultados utilizando el método tradicional termoelástico-plástico.
Descripción
La fabricación por deposición láser (LDM) ha atraído una atención sin precedentes por sus ventajas en la fabricación de componentes metálicos a gran escala y complejos. Durante el proceso de LDM, se genera un gran gradiente térmico debido al ciclo térmico y la acumulación de calor. Como resultado, se forman grandes tensiones residuales y deformaciones en los componentes metálicos de LDM. Entonces, la precisión dimensional de los componentes metálicos se vuelve pobre. Para lograr el control de deformaciones y aumentar la precisión dimensional, la predicción de deformaciones de los componentes metálicos es muy significativa y orientativa. Sin embargo, el método tradicional termoelástico-plástico solo puede lograr la predicción de deformaciones para componentes metálicos de LDM a pequeña escala. Debido a la baja eficiencia computacional, es extremadamente difícil satisfacer la demanda de predicción de deformaciones para componentes metálicos a gran escala. Basándose en la partición de características y el método de deformación inherente, se propone en este manuscrito un método rápido de predicción de deformaciones para componentes metálicos a gran escala. En primer lugar, para resolver el problema de la poca consistencia de la calidad de formación debido a la aleatoriedad del proceso de partición, el proceso de partición se estableció según características geométricas típicas. En segundo lugar, se obtuvieron los valores de deformación inherente para diferentes particiones considerando los efectos del método de extracción, tamaño de malla, capa de valor equivalente y tamaño de partición en los valores de deformación inherente. Luego, utilizando el método de deformación inherente, se predijo rápidamente la deformación de componentes a gran escala. Comparando los resultados de simulación con los resultados experimentales, se obtuvieron las siguientes conclusiones. La deformación predicha por el método propuesto en este manuscrito es consistente con las deformaciones predichas utilizando el método tradicional termoelástico-plástico y el método experimental. Significativamente, al aplicar el método propuesto en este manuscrito para predecir la deformación de componentes metálicos de LDM, la eficiencia computacional se mejora en 27.25 veces en comparación con los resultados utilizando el método tradicional termoelástico-plástico.