金属付加製造溶融プールモデリングに焦点を当てた熱毛管相変化問題のための新しい平滑化粒子流体力学定式化【JST・京大機械翻訳】

Meier Christoph; Fuchs Sebastian L.; Hart A. John; Wall Wolfgang A.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202212481723100 整理番号：21P0068658

金属付加製造溶融プールモデリングに焦点を当てた熱毛管相変化問題のための新しい平滑化粒子流体力学定式化【JST・京大機械翻訳】

A novel smoothed particle hydrodynamics formulation for thermo-capillary phase change problems with focus on metal additive manufacturing melt pool modeling

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発行年： 2020年12月16日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2021年04月19日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

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溶接および3次元印刷を含むレーザベース金属加工は,固体または粒状原料の局部融解,表面張力駆動メルトフローおよび適用した非常に高いエネルギー密度によるメルトの著しい蒸発を含む。本研究では,固体,液体および気相を含む熱毛細管相変化問題に対する,特に,選択的レーザ融解,新しい金属添加物製造技術,に特別の焦点を置いて,弱圧縮性平滑化粒子流体力学定式化を提案した。蒸発誘起反跳圧力,温度依存表面張力および濡れ力を機械的界面フラックスとして考慮し,一方,Gaussレーザビーム熱源および蒸発誘起熱損失を熱界面フラックスとして考慮した。新しい界面安定化スキームを提案し,それは,連続体表面力アプローチで典型的に発生するように,偽界面流を効果的に減衰させることによって,安定で滑らかな液体-気体界面を可能にすることを示した。さらに,離散Marangoni力に必要な温度勾配の接線方向投影のための離散化戦略について批判的にレビューした。提案した定式化は,関連する界面力の全範囲が考慮され,大気気相の陽的分解能がガス包有物による細孔形成の一貫した記述を可能にするので,金属添加物製造における溶融池動力学のモデリングに特に適していると考えられる。個々のモデルおよび方法構築ブロックの精度およびロバスト性を,選択的レーザ融解プロセスとの関連でいくつかの選択した例によって確かめた。【JST・京大機械翻訳】

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溶接技術 , 溶込,溶滴移行,溶融池 , 圧粉,焼結

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