發(fā)布時間：2017-04-04 16:06

  本文關(guān)鍵詞：3D打印過程的計算機仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本研究的目的是對3D打印過程的可視化仿真,并同時獲得在打印過程中溫度場、應(yīng)力場的變化歷程,從而實現(xiàn)對3D打印件變性、開裂、翹曲等性能的預(yù)測和分析,進而為修正設(shè)計和優(yōu)化打印工藝提供可靠依據(jù)。 本文以面向?qū)ο蟮木幊趟枷霝橹笇?dǎo),通過在ABAQUS平臺上使用Python程序創(chuàng)建打印過程中的各要素模型,將打印過程程序化。模擬程序以實體零件的CAD文件作為輸入信息,按照橫向來回掃描的打印頭運動方式,把實體文件的數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成能完整包含打印過程和打印件信息的由顆粒單元數(shù)據(jù)構(gòu)成的3D打印體數(shù)據(jù)模型。將網(wǎng)格節(jié)點組成網(wǎng)格單元,再將單元組成單個打印層。打印層的堆疊就形成了3D打印體數(shù)據(jù)模型。在3D打印體數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)之上,通過展示打印顆粒被不斷添加的過程實現(xiàn)了對3D打印過程的可視化仿真。把打印過程中熱量在打印體中的傳遞和耗散用等價的溫度衰變規(guī)律描述,再計算顆粒在不同時刻的溫度數(shù)值,就獲得了3D打印體在打印過程中的溫度變化歷程。 通過對3D打印過程的計算機仿真方法的研究,本文認(rèn)為將3D打印過程等效和簡化為打印顆粒的堆積過程是準(zhǔn)確可行的。通過設(shè)定顆粒的溫度衰變規(guī)律來簡化打印過程中顆粒間的溫度傳導(dǎo)的計算方法是有效的。這種以構(gòu)建3D打印過程的模型化對象的計算機仿真方法,對探索和發(fā)展3D打印技術(shù)的研究以及開發(fā)相應(yīng)的仿真軟件是具有通用性的。這也為后續(xù)實現(xiàn)溫度場與應(yīng)力場、位移場的耦合分析奠定了基礎(chǔ),為優(yōu)化打印路徑和熱源參數(shù)提供了量化分析方法。這種全新的打印過程的可視化仿真方法也為變模型物理過程的計算機仿真提供了一種全新的思路。
【關(guān)鍵詞】：3D打印 顆粒態(tài)模型 網(wǎng)格單元 可視化仿真
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.9;TH16
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 3D打印技術(shù)概述(論文的選擇題背景)9-15
• 1.1.1 3D打印技術(shù)的基本原理9-12
• 1.1.2 3D打印技術(shù)的主要實現(xiàn)形式12-13
• 1.1.3 3D打印的應(yīng)用與發(fā)展趨勢13-14
• 1.1.4 3D打印面臨的主要問題14-15
• 1.2 計算輔助工程15-19
• 1.2.1 CAE技術(shù)的發(fā)展歷程16-17
• 1.2.2 CAE技術(shù)的功能與作用17-18
• 1.2.3 CAE的關(guān)鍵技術(shù)18-19
• 1.3 3D打印相關(guān)的計算機仿真的國內(nèi)外研究現(xiàn)19-22
• 1.3.1 基于單層切片簡單模型的模擬19-20
• 1.3.2 多層堆積過程模型的模擬20-22
• 1.3.3 現(xiàn)存研究中取得的成果和存在的問題22
• 1.4 本文研究的目標(biāo)、內(nèi)容及意義22-25
• 1.4.1 本研究的研究目標(biāo)23
• 1.4.2 本研究的主要內(nèi)容23-24
• 1.4.3 本研究的意義24-25
• 第2章 基于固定顆粒的3D打印過程的可視化仿真25-40
• 2.1 ABAQUS仿真平臺25-27
• 2.1.1 ABAQUS簡介25
• 2.1.2 ABAQUS腳本程序的二次開發(fā)25-27
• 2.2 3D打印過程的離散化27-29
• 2.2.1 三維實體文件的片層離散27-28
• 2.2.2 片層模型轉(zhuǎn)化為打印軌跡28-29
• 2.2.3 打印軌跡的時間步長29
• 2.3 固定顆粒模型的創(chuàng)建29-34
• 2.3.1 固定顆粒的數(shù)據(jù)模型29-30
• 2.3.2 固定顆粒的實體創(chuàng)建30-31
• 2.3.3 顆粒位置數(shù)據(jù)的獲得31-32
• 2.3.4 實體顆粒模型的堆積32-34
• 2.4 基于固定顆粒堆積的3D打印34-38
• 2.4.1 固定顆粒堆積的主要邏輯34-35
• 2.4.2 打印件實例35-38
• 2.5 打印件的裝配模型38-40
• 第3章 基于網(wǎng)格化顆粒的3D打印過程的可視化仿真40-52
• 3.1 打印過程中的對象化模型設(shè)計40-44
• 3.1.1 網(wǎng)格節(jié)點與節(jié)點序列對象及其代碼實現(xiàn)40-41
• 3.1.2 網(wǎng)格單元與單元集合對象及其代碼實現(xiàn)41-42
• 3.1.3 打印步長對象與打印行對象及其代碼實現(xiàn)42-43
• 3.1.4 打印層對象與打印體對象及其代碼實現(xiàn)43-44
• 3.2 打印軌跡的生成44-45
• 3.2.1 打印軌跡的模型44-45
• 3.2.2 橫向來回掃描形式打印軌跡的算法與實現(xiàn)45
• 3.3 打印體對象的創(chuàng)建45-49
• 3.3.1 網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的讀入47-48
• 3.3.2 打印體數(shù)據(jù)的組裝48-49
• 3.4 基于網(wǎng)格單元的堆積過程的再現(xiàn)49-52
• 3.4.1 打印過程主要邏輯49-50
• 3.4.2 網(wǎng)格顆粒打印的計算實例50-52
• 第4章 打印過程的溫度場模擬以及多材料打印52-59
• 4.1 溫度場計算的簡化52-53
• 4.2 溫度場計算的代碼實現(xiàn)53-54
• 4.3 溫度場計算實例54-56
• 4.4 材料顆粒的趨向性表示56
• 4.5 多材料的3 D打印56-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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5 周文曉;王翔;崔瑞;梁建亮;;粉末薄層選區(qū)激光燒結(jié)溫度場數(shù)值模擬與實驗研究[J];現(xiàn)代制造工程;2012年05期

6 王雪瑩;;3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2012年26期

  本文關(guān)鍵詞：3D打印過程的計算機仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：285801