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优选算法，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。

前言
第1章 增材制造技术概述
1.1 增材制造技术原理及分类
1.2 增材制造技术优势
1.3 增材制造技术面临的挑战
习题
第2章 增材制造产品性能预测
2.1 增材制造产品性能表征
2.1.1 金属增材制造产品性能表征
2.1.2 非金属增材制造产品性能表征
2.2 增材制造产品质量控制手段
2.3 基于仿真分析的产品性能预测技术
习题
第3章 增材制造技术仿真分析方法
3.1 增材制造仿真软件简介
3.2 ANSYS温度场、应力场和流场分析
3.2.1 APDL语言基础知识
3.2.2 温度场分析
3.2.3 应力场分析
3.2.4 流场分析
3.3 ANSYS Additive Print仿真分析
3.4 ANSYS Workbench Additive仿真分析
3.5 ANSYS Additive Science仿真分析
3.6 增材制造工艺过程多尺度仿真
3.6.1 粉末床模拟
3.6.2 格子玻尔兹曼法
3.6.3 元胞自动机
3.7 增材制造工艺参数优化
3.7.1 智能优化算法
3.7.2 多目标优化算法
习题
第4章 熔融沉积成型技术（FDM）仿真分析
4.1 FDM成型工艺
4.2 FDM成型工艺仿真模拟
4.2.1 FDM成型过程温度场的有限元模拟
4.2.2 FDM成型过程应力应变场有限元模拟
4.2.3 FDM成型工艺过程仿真实例
4.3 FDM成型质量影响因素
4.4 FDM成型工艺参数优化
习题
第5章 光固化成型技术（SLA）仿真分析
5.1 SLA成型工艺
5.1.1 SLA成型工艺原理
5.1.2 SLA的特点
5.1.3 SLA快速原型制作过程
5.2 SLA成型工艺仿真模拟
5.2.1 模型理论基础
5.2.2 施加载荷及约束
5.2.3 仿真案例
5.3 SLA成型误差分析
5.4 工艺参数优化设计
习题
第6章 金属粉末床熔融成型技术（PBF）仿真分析
6.1 SLM成型工艺原理
6.2 SLM成型仿真理论基础
6.3 SLM成型工艺仿真过程
6.3.1 ANSYS仿真模型选取与参数设计
6.3.2 ANSYS仿真模型建立
6.3.3 有限元模拟结果与分析
6.4 仿真案例
6.4.1 考虑材料属性转换的仿真分析（ANSYS）
6.4.2 温度场与应力场仿真分析（ANSYS Additive）
6.4.3 温度场与应力场仿真分析（EDEM-Flow3D）
6.4.4 固有应变算法的增材工艺仿真分析（ANSYS Additive Print）
6.4.5 热—力耦合算法的仿真分析（ANSYS Workbench Additive）
6.4.6 考虑扫描路径的增材工艺仿真分析（AM Prosim）
习题
第7章 激光直接金属堆积成型技术（DMD）仿真分析
7.1 DMD成型工艺原理
7.2 有限元热-力耦合模型
7.3 DMD成型工艺参数优化
7.4 DMD成型工艺仿真案例
习题
第8章 电弧增材制造技术（WAAM）仿真分析
8.1 WAAM成型工艺原理
8.2 WAAM成型尺寸精度影响因素
8.3 WAAM成型工艺仿真案例
习题
第9章 电子束自由成型技术（EBF）仿真分析
9.1 EBF成型工艺原理
9.2 EBF成型温度场和应力场分析
习题
第10章 金属增材微观组织仿真分析
10.1 模拟仿真采用材料
10.2 仿真参数设置
10.3 单道仿真模拟
10.3.1 激光功率对单道熔池影响的仿真计算
10.3.2 扫描速度对单道熔池影响的仿真计算
10.4 内部缺陷仿真模拟
10.4.1 激光功率对于内部缺陷影响的仿真计算
10.4.2 激光扫描速度对于内部缺陷影响的仿真计算
10.4.3 铺粉厚度对于内部缺陷影响的仿真计算
10.4.4 扫描间距对于内部缺陷影响的仿真计算
10.5 微观结构仿真模拟
10.5.1 激光功率对微观结构影响的仿真计算
10.5.2 激光扫描速度对微观结构影响的仿真计算
10.5.3 基板预热温度对微观结构影响的仿真计算
10.5.4 铺粉厚度对微观结构影响的仿真计算
10.5.5 扫描间距对微观结构影响的仿真计算
10.5.6 起始激光角对微观结构影响的仿真计算
10.5.7 旋转激光角对微观结构影响的仿真计算
习题
参考文献