增材制造中残余应力的晶体塑性模型
材料科学
2021-07-20 v2
摘要
选择性激光熔化作为一种增材制造技术正受到越来越多的关注。由大温度梯度和不均匀冷却过程引起的残余应力会促进裂纹的产生。本工作中，开发了晶体塑性有限元模型以模拟残余应力的形成，并理解增材制造过程中塑性变形、晶粒取向与残余应力之间的关联。将热流体流动与晶粒生长模拟得到的温度分布和晶粒结构引入晶体塑性模型。提出一种单元消除与再激活方法，以模拟熔化和凝固，并在再激活单元中重新初始化状态变量（如塑性变形）。通过比较由热应力引起的随时间变化的塑性变形，依据先前基于液态区刚度退化的方法评判该方法的准确性。利用该方法研究了平行于和垂直于激光扫描方向的残余应力，以及这些方向上晶粒最大施密特因子与残余应力的关联。残余应力的大小可预测为深度、晶粒取向以及相对于熔池位置的函数。
引用
@article{arxiv.2105.13257,
title = {Crystal plasticity model of residual stress in additive manufacturing},
author = {Nicolò Grilli and Daijun Hu and Dewen Yushu and Fan Chen and Wentao Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.13257},
year = {2021}
}