Inconel 718激光选区熔化的高效热有限元建模

摘要： 在粉末床熔融工艺中，精确预测零件的瞬态温度场对计算后续热应力演变和微观组织演化至关重要。由于温度场受多种工艺参数控制，实验方法既耗时又昂贵。数值传热模型可用于估算任意时间点的温度场，但传统数值模拟方案因计算成本极高而不适用于分层制造工艺——其计算成本主要取决于单元数量和时间步长。本研究基于开源有限元库提出一种新型高效零件级仿真方案，该方案能自适应细化/粗化网格，并通过多处理器并行求解有限元方程。其中开发的新型网格策略可在保持求解精度的同时减少单元数量。根据模拟域规模和处理器数量，该方案仿真速度较传统方案提升12至18倍。将模拟结果与Inconel 718构件实验数据对比表明：模拟测试点与实验对应点经历了相同的热循环过程。该仿真方案还可用于优化扫描路径、扫描速度和层厚等工艺参数，并能轻松扩展至其他增材制造工艺。