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基于流體力學的金屬增材制造過程仿真研究(英文版第二版)

基于流體力學的金屬增材制造過程仿真研究(英文版第二版)

定 價:¥100.00

作 者: 李輝 著
出版社: 電子工業(yè)出版社
叢編項:
標 簽: 暫缺

ISBN: 9787121434211 出版時間: 2022-09-01 包裝: 平裝
開本: 16開 頁數(shù): 228 字數(shù):  

內容簡介

  本書針對金屬增材制造加工過程進行了系統(tǒng)研究,基于計算流體動力學方法研究金屬增材制造工藝過程中的流體問題。第一章為緒論。第二章至第四章研究金屬增材制造打印機腔體內部流場及顆粒分布特性,并設計了新穎的流體罩和負壓管對打印機腔體內部流場優(yōu)化以及濺射顆粒清除。第五章至第九章主要研究金屬增材制造加工過程中熔池特性,其中第五章研究了金屬熔池動力學特性,第六章研究了外加磁場對金屬增材制造過程中熔池以及凝固過程的影響,第七章和第八章研究了金屬增材制造過程中工件內部單氣孔缺陷和多氣孔缺陷的演化過程。第九章研究金屬增材制造工件激光清洗工藝,以控制工件表面粗糙度。 本次主要修訂了技術內容的專業(yè)描述,更新了部分結果。

作者簡介

  李輝,中共黨員,教授、博導,湖北省特聘專家,***青年****”入選者,國家重點研發(fā)計劃項目首席科學家,IEEE高級會員。作者于1995年至2002年就讀于華中科技大學機械科學與工程學院,獲得工學學士與碩士學位。作者于2002年獲得新加坡科研局博士獎學金,在新加坡國立大學(NUS)電子與計算機系和新加坡數(shù)據(jù)存儲研究所(DSI)進行博士學位的聯(lián)合培養(yǎng),師從于新加坡數(shù)據(jù)存儲研究所高級研究科學家(Senior research scientist)劉波博士(國家****”特聘專家,教育部長江學者講座教授)和新加坡國立大學電子與計算機工程系教授Chong Tow Chong(現(xiàn)任新加坡理工大學(SUTD)校長),并于2007年獲得工學博士學位。作者于2008年進入美國加州大學圣地亞哥分校(UCSD)從事博士后研究,師從于UCSD機械和科學工程學院前主席、磁記錄中心首席教授Frank E. Talke院士。作者于2005年至2013年就職于日立公司(Hitachi)亞洲研究與發(fā)展中心,其中于2006年在日立總部中央研究所交流半年,2008年起擔任研發(fā)中心項目領導及副經(jīng)理。在新加坡、日本和美國長達11年的學習和科研工作經(jīng)歷,主攻磁記錄硬盤可靠性研究,實現(xiàn)微機電系統(tǒng)的高精度定位控制設計和應用。作者主持完成與美國美國加州大學圣地亞哥分校,新加坡數(shù)據(jù)存儲研究所和日立日本本部的聯(lián)合科研項目7項。作者2012年入選國際電器與電子工程師學會(IEEE)高級會員,2013年入選***青年****”,獲聘為武漢大學教授、博士生導師,2014年被授予湖北省特聘專家稱號。作者主要從事先進制造工藝過程、在線監(jiān)測及產品可靠性等研究,發(fā)表SCI期刊論文80余篇、國際會議論文60余篇,在美國、新加坡、韓國做特邀報告4次。主編英文專著2部、中文專著1部,獲國家科學技術學術著作出版基金資助1次。提交/授權國家發(fā)明專利41項、授權軟件著作權3項。作者承擔科研項目包括國家自然科學基金委重大科研儀器研制項目(教育部唯一推薦)、國家重點研發(fā)計劃增材制造與激光制造”重點專項、國家重點研發(fā)計劃網(wǎng)絡協(xié)同制造和智能工廠”重點專項(首席)、JKW基礎加強項目、湖北省技術創(chuàng)新專項(重大項目)、廣東省重點領域研發(fā)計劃、四川省重點研發(fā)計劃、廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項資金自由申請項目、深圳市基礎研究計劃項目、深圳市協(xié)同創(chuàng)新計劃國際合作研究項目、華為公司技術咨詢報告等。

圖書目錄

Chapter 1 Introduction\t1
1.1 Background\t2
1.2 Motivation\t3
1.3 Outline\t4
Chapter 2 Investigation of the flow field in Laser-based Powder Bed Fusion
manufacturing\t5
2.1 Introduction\t7
2.2 Simulation model of the L-PBF printer\t10
2.2.1 Problem description\t10
2.2.2 Geometric model of the L-PBF printer\t11
2.2.3 Numerical model of the L-PBF printer\t12
2.3 Simulation results\t16
2.3.1 Distribution of the flow field\t16
2.3.2 Distribution of the temperature field\t21
2.3.3 Distribution of spatter particles\t23
2.4 Conclusions\t28
References\t30
Chapter 3 Investigation of optimizing the flow field with fluid cover in
Laser-based Powder Bed Fusion manufacturing process\t33
3.1 Introduction\t35
3.2 Simulation model of L-PBF printer\t37
3.2.1 Geometry of L-PBF printer with a fluid stabilizing cover\t37
3.2.2 Numerical model of printer with a fluid stabilizing cover\t37
3.2.3 Mesh of L-PBF printer with a fluid stabilizing cover\t39
3.2.4 Model of the fluid stabilizing cover and particles\t40
3.3 Simulation results and discussion\t43
3.3.1 Influence of the fluid stabilizing cover on the flow field\t43
3.3.2 Influence of fluid stabilizing cover on particle distribution and removing rate\t47
3.4 Summary and conclusions\t51
References\t53
Chapter 4 Numerical investigation of controlling spatters with negative pressure
pipe in Laser-based Powder Bed Fusion process\t54
4.1 Introduction\t56
4.2 Simulation model of L-PBF printer\t59
4.2.1 Geometric model of L-PBF printer\t59
4.2.2 Numerical model of L-PBF printer\t61
4.3 Simulation results and discussions\t64
4.3.1 Effect of pipe diameter\t68
4.3.2 Effect of outlet flow rate\t70
4.3.3 Effect of initial particle velocity\t74
4.4 Summary and conclusions\t76
References\t78
Chapter 5 Evolution of molten pool during Laser-based Powder Bed Fusion of
Ti-6Al-4V\t80
5.1 Introduction\t82
5.2 Modeling approach and numerical simulation\t85
5.2.1 Model establishing and assumptions\t85
5.2.2 Governing equations\t87
5.2.3 Heat source model\t87
5.2.4 Phase change\t88
5.2.5 Boundary conditions setup\t89
5.2.6 Mesh generation\t90
5.3 Experimental procedures\t91
5.4 Results and discussions\t92
5.4.1 Surface temperature distribution and morphology\t92
5.4.2 Formation and solidification of the molten pool\t94
5.4.3 Development of the evaporation region\t98
5.5 Conclusions\t101
References\t103
Chapter 6 Simulation of surface deformation control during Laser-based
Powder Bed Fusion Al-Si-10Mg powder using an external magnetic field\t107
6.1 Introduction\t109
6.2 Modeling and simulation\t112
6.2.1 Modeling of L-PBF\t112
6.2.2 Mesh model and basic assumptions\t113
6.2.3 Heat transfer conditions\t114
6.2.4 Marangoni convection\t115
6.2.5 Phase-change material\t115
6.2.6 Lorentz force\t116
6.3 Results\t118
6.3.1 Velocity field in the molten pool\t118
6.3.2 Lorentz force in the MP\t121
6.3.3 Surface deformation of the sample\t123
6.4 Conclusions\t127
References\t128
Chapter 7 Influence of laser post- processing on pore evolution of Ti-6Al-4V
alloy by Laser-based Powder Bed Fusion\t131
7.1 Introduction\t133
7.2 Experimental procedures\t136
7.2.1 Sample fabrication\t136
7.2.2 Determination of porosity by micro-CT\t137
7.3 Modeling and simulation\t140
7.3.1 Numerical model\t140
7.3.2 Moving Gaussian heat source\t143
7.3.3 Thermal boundary conditions\t143
7.3.4 Marangoni effect, surface tension and recoil pressure\t144
7.4 Numerical results and discussion\t145
7.5 Conclusions\t152
References\t153
Chapter 8 Evolution of multi pores in Ti-6Al-4V/Al-Si-10Mg alloy during laser
post-processing\t157
8.1 Introduction\t159
8.2 Experimental procedures\t162
8.2.1 Sample preparation\t162
8.2.2 Detection of porosity by mirco-CT\t162
8.3 Model and simulation\t165
8.3.1 Simulation model\t165
8.3.2 Gaussian heat source\t167
8.3.3 Latent heat of phase change\t168
8.3.4 Level-set method\t169
8.3.5 Boundary conditions\t169
8.4 Numerical results and discussion\t171
8.5 Conclusions\t177
References\t179
Chapter 9 Investigation of laser polishing of four Laser-based Powder Bed
Fusion alloy samples\t182
9.1 Introduction\t184
9.2 Model and theoretical calculation\t188
9.2.1 Physical model and assumptions\t188
9.2.2 Governing equations and boundary conditions\t190
9.2.3 Simulation results\t192
9.3 Experimental methods\t195
9.3.1 Sample fabrication\t195
9.3.2 Morphology observation by 3D optical profiler\t198
9.3.3 Experimental results\t199
9.4 Conclusions\t206
References\t208

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