增材制造产品性能预测技术

本书主要介绍增材制造产品性能表征、仿真分析方法和仿真技术在典型增材制造工艺中的应用等内容。全书共10章。第1章增材制造技术概述简介了增材制造的概念、原理、分类、优势和面临的挑战；第2章增材制造产品性能预测，分别从产品性能表征方法、产品质量控制手段和产品性能预测技术方面进行阐述；第3章增材制造技术仿真分析方法，介绍增材制造仿真软件，ANSYS宏观温度场、应力场和流场仿真分析、多尺度仿真技术和工艺参数性能优化；第4～9章分别介绍仿真技术在熔融沉积成型、光固化成型、金属粉末床熔融成型、激光直接金属堆积成型、电弧增材制造成型和电子束自由成型工艺中的应用；第10章介绍使用ANSYS Additive Science模块进行金属增材微观组织仿真分析的方法。本书具备增材制造成型过程仿真的理论深度与企业实践的实用性，配套丰富的工程实例和先进算法，适合项目化教学，重点强调培养学生解决增材制造复杂工程问题的能力。 本书可作为职业院校机械相关专业和高等院校机械工程、材料工程、智能制造工程专业教材，也可作为工程技术人员的自学用书。 为便于教学，本书配套有电子教案、助教课件、微课视频等教学资源，选择本书作为教材的教师可来电（01088379193）索取，或登录www.cmpedu.com网站，注册、免费下载。

前言 第1章增材制造技术概述1 11增材制造技术原理及分类1 12增材制造技术优势4 13增材制造技术面临的挑战6 习题6 第2章增材制造产品性能预测7 21增材制造产品性能表征7 211金属增材制造产品性能表征9 212非金属增材制造产品性能表征14 22增材制造产品质量控制手段17 23基于仿真分析的产品性能预测技术19 习题20 第3章增材制造技术仿真分析方法21 31增材制造仿真软件简介21 32ANSYS 温度场、应力场和流场分析25 321APDL语言基础知识25 322温度场分析35 323应力场分析37 324流场分析38 33ANSYS Additive Print仿真分析40 34ANSYS Workbench Additive仿真分析48 35ANSYS Additive Science仿真分析53 36增材制造工艺过程多尺度仿真57 361粉末床模拟58 362格子玻尔兹曼法62 363元胞自动机65 37增材制造工艺参数优化66 371智能优化算法66 372多目标优化算法75 习题78 第4章熔融沉积成型技术（FDM）仿真 分析79 41FDM成型工艺79 42FDM成型工艺仿真模拟80 421FDM成型过程温度场的有限元 模拟80 422FDM成型过程应力应变场有限元 模拟83 423FDM成型工艺过程仿真实例85 43FDM成型质量影响因素96 44FDM成型工艺参数优化98 习题102 第5章光固化成型技术（SLA）仿真 分析103 51SLA成型工艺103 511SLA成型工艺原理103 512SLA的特点104 513SLA快速原型制作过程104 52SLA成型工艺仿真模拟105 521模型理论基础105 522施加载荷及约束108 523仿真案例109 53SLA成型误差分析117 54工艺参数优化设计121 习题121 第6章金属粉末床熔融成型技术 （PBF）仿真分析122 61SLM成型工艺原理122 62SLM成型仿真理论基础123 63SLM成型工艺仿真过程123 631ANSYS仿真模型选取与参数 设计123 632ANSYS仿真模型建立124 633有限元模拟结果与分析129 64仿真案例134 641考虑材料属性转换的仿真分析 （ANSYS）134 642温度场与应力场仿真分析（ANSYS Additive）148 643温度场与应力场仿真分析（EDEM Flow 3D）155 644固有应变算法的增材工艺仿真分析 （ANSYS Additive Print）160 645热—力耦合算法的仿真分析（ANSYS Workbench Additive）166 646考虑扫描路径的增材工艺仿真 分析（AM Prosim）169 习题171 第7章激光直接金属堆积成型技术 （DMD）仿真分析172 71DMD成型工艺原理172 72有限元热—力耦合模型173 73DMD成型工艺参数优化173 74DMD成型工艺仿真案例173 习题176 第8章电弧增材制造技术（WAAM） 仿真分析177 81WAAM成型工艺原理177 82WAAM成型尺寸精度影响因素179 83WAAM成型工艺仿真案例179 习题183 第9章电子束自由成型技术（EBF） 仿真分析184 91EBF成型工艺原理184 92EBF成型温度场和应力场分析185 习题188 第10章金属增材微观组织仿真 分析189 101模拟仿真采用材料189 102仿真参数设置190 103单道仿真模拟190 1031激光功率对单道熔池影响的仿真 计算190 1032扫描速度对单道熔池影响的仿真 计算191 104内部缺陷仿真模拟192 1041激光功率对于内部缺陷影响的 仿真计算192 1042激光扫描速度对于内部缺陷 影响的仿真计算192 1043铺粉厚度对于内部缺陷影响的 仿真计算193 1044扫描间距对于内部缺陷影响的 仿真计算193 105微观结构仿真模拟194 1051激光功率对微观结构影响的仿真 计算194 1052激光扫描速度对微观结构影响的 仿真计算197 1053基板预热温度对微观结构影响的 仿真计算197 1054铺粉厚度对微观结构影响的仿真 计算202 1055扫描间距对微观结构影响的仿真 计算202 1056起始激光角对微观结构影响的仿真 计算206 1057旋转激光角对微观结构影响的 仿真计算209 习题212 参考文献213