本文關(guān)鍵詞：3D打印過(guò)程的計(jì)算機(jī)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(duì)3D打印過(guò)程的可視化仿真,并同時(shí)獲得在打印過(guò)程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的變化歷程,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)3D打印件變性、開(kāi)裂、翹曲等性能的預(yù)測(cè)和分析,進(jìn)而為修正設(shè)計(jì)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(guò)在ABAQUS平臺(tái)上使用Python程序創(chuàng)建打印過(guò)程中的各要素模型,將打印過(guò)程程序化。模擬程序以實(shí)體零件的CAD文件作為輸入信息,按照橫向來(lái)回掃描的打印頭運(yùn)動(dòng)方式,把實(shí)體文件的數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成能完整包含打印過(guò)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(diǎn)組成網(wǎng)格單元,再將單元組成單個(gè)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(guò)展示打印顆粒被不斷添加的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了對(duì)3D打印過(guò)程的可視化仿真。把打印過(guò)程中熱量在打印體中的傳遞和耗散用等價(jià)的溫度衰變規(guī)律描述,再計(jì)算顆粒在不同時(shí)刻的溫度數(shù)值,就獲得了3D打印體在打印過(guò)程中的溫度變化歷程。 通過(guò)對(duì)3D打印過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真方法的研究,本文認(rèn)為將3D打印過(guò)程等效和簡(jiǎn)化為打印顆粒的堆積過(guò)程是準(zhǔn)確可行的。通過(guò)設(shè)定顆粒的溫度衰變規(guī)律來(lái)簡(jiǎn)化打印過(guò)程中顆粒間的溫度傳導(dǎo)的計(jì)算方法是有效的。這種以構(gòu)建3D打印過(guò)程的模型化對(duì)象的計(jì)算機(jī)仿真方法,對(duì)探索和發(fā)展3D打印技術(shù)的研究以及開(kāi)發(fā)相應(yīng)的仿真軟件是具有通用性的。這也為后續(xù)實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)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(guò)程的可視化仿真方法也為變模型物理過(guò)程的計(jì)算機(jī)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：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(shí)現(xiàn)形式12-13
• 1.1.3 3D打印的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.1.4 3D打印面臨的主要問(wèn)題14-15
• 1.2 計(jì)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(jì)算機(jī)仿真的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)19-22
• 1.3.1 基于單層切片簡(jiǎn)單模型的模擬19-20
• 1.3.2 多層堆積過(guò)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(wèn)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(guò)程的可視化仿真25-40
• 2.1 ABAQUS仿真平臺(tái)25-27
• 2.1.1 ABAQUS簡(jiǎn)介25
• 2.1.2 ABAQUS腳本程序的二次開(kāi)發(fā)25-27
• 2.2 3D打印過(guò)程的離散化27-29
• 2.2.1 三維實(shí)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(shí)間步長(zhǎng)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(shí)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(shí)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(shí)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(guò)程的可視化仿真40-52
• 3.1 打印過(guò)程中的對(duì)象化模型設(shè)計(jì)40-44
• 3.1.1 網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)序列對(duì)象及其代碼實(shí)現(xiàn)40-41
• 3.1.2 網(wǎng)格單元與單元集合對(duì)象及其代碼實(shí)現(xiàn)41-42
• 3.1.3 打印步長(zhǎng)對(duì)象與打印行對(duì)象及其代碼實(shí)現(xiàn)42-43
• 3.1.4 打印層對(duì)象與打印體對(duì)象及其代碼實(shí)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(lái)回掃描形式打印軌跡的算法與實(shí)現(xiàn)45
• 3.3 打印體對(duì)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(guò)程的再現(xiàn)49-52
• 3.4.1 打印過(guò)程主要邏輯49-50
• 3.4.2 網(wǎng)格顆粒打印的計(jì)算實(shí)例50-52
• 第4章 打印過(guò)程的溫度場(chǎng)模擬以及多材料打印52-59
• 4.1 溫度場(chǎng)計(jì)算的簡(jiǎn)化52-53
• 4.2 溫度場(chǎng)計(jì)算的代碼實(shí)現(xiàn)53-54
• 4.3 溫度場(chǎng)計(jì)算實(shí)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(xiàn)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(xiàn)】

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

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本文編號(hào)：285801