研究目的
开发一个高效且精确的有限元模型，用于预测零件级选区激光熔化（SLM）过程中材料的瞬态热行为，该模型可用于优化工艺参数，并可推广至其他增材制造工艺。
研究成果
所开发的有限元模型为模拟SLM工艺中的零件级温度场提供了一种高效且精确的工具，其模拟速度比传统方案快12至18倍。该模型能够预测与实验结果相当的热循环，并可用于优化工艺参数及推广至其他增材制造工艺。
研究不足
该模型忽略了熔池内部的马兰戈尼效应和蒸发导致的热损失，这可能导致峰值温度被高估而冷却速率被低估。尽管与传统方法相比计算成本已显著降低，但该模拟仍受限于计算成本。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用开源有限元库（Deal.II）开发了一种自适应细化与粗化网格并并行求解有限元方程的模拟方案，通过新网格策略在保证解精度的前提下减少单元数量。
2：样本选择与数据来源：
模拟聚焦于Inconel 718的选区激光熔化过程，温度场与材料性能参数源自实验数据与文献资料。
3：实验设备与材料清单：
模拟采用Inconel 718的温度相关材料性能参数（包括导热系数、比热容及焓值），并设定激光功率、扫描速度及层厚等工艺参数。
4：实验流程与操作步骤：
模拟过程由包含每道次及每层工艺参数的扫描路径文件驱动，按道次与层逐级推进，并根据当前扫描轨迹实施自适应网格细化。
5：数据分析方法：
将模拟结果与实验温度历程数据对比验证模型，通过分析温度分布及材料相变来理解选区激光熔化过程中的热行为。
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获取完整内容-
Intel Xeon Gold 5122 CPU
5122
Intel
Used for parallel computing in the simulation process.
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Gmsh
Used for creating the initial coarse mesh for the simulation.
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Deal.II
An open-source finite element library used for developing the simulation scheme.
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PETSc/Trilinos
A package for parallel linear algebra used in the simulation.
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METIS
Used for partitioning meshes parallelly and efficiently.
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