Лазерный мир

Сметанников О.Ю, Бекмансуров М.Р., Ильиных Г.В., Донгаузер К.А. // Механика. 2023, №6

Аддитивные технологии, частью которых является лазерная порошковая наплавка (ре- монтная технология), позволяют создавать изделия за счет последовательного наплавле- ния слоев порошка. Такой процесс предполагает большие температурные градиенты и тех- нологические остаточные напряжения, которые могут приводить к нарушению формы, из- менению механических и эксплуатационных характеристик изделия. Для контроля и предотвращения появления остаточных деформаций в теле наплавки имеет смысл прово- дить конечно-элементное моделирование процесса лазерной порошковой наплавки при по- мощи технологии послойной активации или добавления новых конечных элементов на по- верхности наплавляемой модели.

Наиболее подходящим для решения задачи будет метод рождения/смерти элементов (Element Birth/Death), в котором элементы для еще не создан- ного материала деактивируются (и, таким образом, не включаются в область решения), а затем постепенно возрождаются и включаются в область решения. Наращивание матери- ала производится дискретно. На каждом подэтапе расчёта, соответствующем «оживлению» очередной подобласти из «мертвых» элементов, решается связанная задача теплопровод- ности и механики деформированного твёрдого тела, причём результат решения предыду- щего подэтапа служит начальными условиями для последующего. Разработана математи- ческая модель и алгоритм моделирования коробления при наплавке, проведены расчеты наплавки цилиндрических образцов. В ходе расчетов была использована полилинейная мо- дель пластичности MISO для материала образца и билинейная модель пластичности BISO для присадочного порошка.

Проведена верификация модели по результатам оптического контроля изменения геометрии экспериментальных образцов после реальной наплавки. По- грешность расчета коробления не превысила 5 %.

Полное содержание на https://ered.pstu.ru/index.php/mechanics/article/view/4035/3187