四川大学殷鸣获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学申请的专利激光定向能量沉积TA15合金构件的残余应力与变形预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121145531B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511286373.4,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权激光定向能量沉积TA15合金构件的残余应力与变形预测方法是由殷鸣;白青松;孔群冈;郑丰蕾;朱杨洋设计研发完成,并于2025-09-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本激光定向能量沉积TA15合金构件的残余应力与变形预测方法在说明书摘要公布了:本发明涉及激光制造与智能制造技术领域,尤其涉及一种激光定向能量沉积TA15合金构件的残余应力与变形预测方法,构建了一个热‑冶金‑力学多物理场耦合模型;首先,基于傅里叶热传导理论建立综合考虑热传导、对流与辐射作用的激光定向能量沉积过程中瞬态温度场模型;然后基于相变原理建立冶金模型,最后建立一个多阶段相变动力学模型,同时考虑了扩散控制型和非扩散型转变机制;通过将相变动力学模型引入顺序耦合的热‑力学框架,实现了从微观组织演化到宏观应力分布的多尺度一体化预测;为TA15合金LDED工艺的微观组织调控与残余应力优化提供理论依据。
本发明授权激光定向能量沉积TA15合金构件的残余应力与变形预测方法在权利要求书中公布了:1.一种激光定向能量沉积TA15合金构件的残余应力与变形的预测方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:基于傅里叶热传导理论建立综合考虑热传导、对流与辐射作用的激光定向能量沉积过程中瞬态温度场模型; 输入环境温度、TA15合金的热物性参数和激光工艺参数,基于所述瞬态温度场模型预测LDED过程中不同时刻、不同空间的热历史数据; 所述瞬态温度场模型; 其中,为TA15合金的密度,为恒压比热,为导热系数,为热历史数据,为激光体积热源,为热损失,为对流传热系数,为发射率,为环境温度,为玻尔兹曼常数; 步骤2:基于相变原理建立冶金模型,输入瞬态温度场模型预测的热历史数据,基于所述冶金模型预测LDED过程中不同时刻、不同空间的固态相变的体积分数; 在LDED过程中根据固态相变效应,所述冶金模型包含如下四种模型: α相形成模型: 其中,为α相第n+1时刻的体积分数,为α相第n时刻的体积分数,为β相第n时刻的体积分数,为时间步长,为第n时刻β→α相变动力学系数,为第n时刻的β→α相平衡时间,为α相第n+1时刻的平衡体积分数; 马氏体相形成模型: ; 其中,为马氏体第n+1时刻的体积分数,为马氏体第n时刻的体积分数;b为马氏体转变动力学系数,为马氏体开始转变温度;T为热历史数据,为β相第n时刻的体积分数,为β相第n+1时刻的平衡体积分数,为冷却速率; 马氏体相溶解模型: ; 其中,为马氏体第n+1时刻的体积分数,为马氏体第n时刻的体积分数;T为热历史数据,为β相第n时刻的体积分数,为时间步长,和为第n时刻马氏体相变动力学系数,为第n时刻的马氏体相平衡时间;为马氏体相第n+1时刻的平衡体积分数; α相溶解模型: ; 其中,为β相第n+1时刻的体积分数,和为αβ相变动力学系数,为时间步长,为第n+1时刻的β相平衡时间; 步骤3:采用增量形式描述应变演变,并构建力学模型;输入瞬态温度场模型预测的热历史数据和冶金模型预测的固态相变的体积分数,基于所述力学模型预测LDED过程中不同时刻、不同空间的应变分布; 所述力学模型;其中,为总应变增量,为弹性应变增量,为塑性应变增量,为热应变增量,为相变体积应变增量,为相变诱导塑性应变增量; 热应变增量为热膨胀系数,为热历史数据的增量; 相变体积应变增量,为相体积分数增量,为相变引起的体积变化率;为克罗内克函数; 相变诱导塑性应变增量,为相变塑性参数;和分别表示马氏体相体积分数及其增量,为偏应力张量。
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