增材制造点阵结构微观组织变异性与力学行为的不确定性量化
计算工程、金融与科学
2021-08-11 v1
摘要
工艺诱导缺陷是导致增材制造（AM）产品设计与实际制造行为差异的主要原因。尤其对于金属点阵，打印几何形状的变异不可忽略。因此，评估微观结构变异性对其力学行为的影响对于所制备结构的质量评估至关重要。通常，制造后几何可通过计算机断层扫描（CT）获得。然而，将所有工艺诱导缺陷纳入数值分析往往计算代价高昂。因此，该任务通常限于一组预定义的考量变异，如杆件尺寸或杆径。本工作中，提出一种基于 CT 的二值随机场以生成周期金属点阵的统计等价几何。所提随机场模型结合有限元胞法（FCM，一种沉浸边界法），可高效评估底层微观结构对 AM 产品力学行为变异性的影响。对两种不同尺度制造的点阵的数值分析显示与实验数据高度吻合。此外，其提供了工艺对所产生的几何变异及最终力学行为影响的独特见解。
引用
@article{arxiv.2103.09550,
title = {Uncertainty quantification of microstructure variability and mechanical behaviour of additively manufactured lattice structures},
author = {Nina Korshunova and Iason Papaioannou and Stefan Kollmannsberger and Daninel Straub and Ernst Rank},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.09550},
year = {2021}
}