Модель формирования микроструктуры материала при селективном лазерном спекании с учетом больших упругопластических деформаций

Предложена математическая модель формирования микроструктуры материала в процессе селективного лазерного спекания. Модель основана на расчете напряженно-деформированного состояния представительного объема порошка, содержащего несколько частиц, в результате их контактного взаимодействия, вызванного силами поверхностного натяжения. При моделировании предполагается, что частицы состоят из упругопластического материала, свойства которого описываются ассоциативной моделью Друкера – Прагера с упрочнением, и учитываются нелинейные эффекты, обусловленные большими деформациями. Модель позволяет определить форму частиц в деформированном состоянии и форму пор. Приведены результаты численного решения задачи о контактном взаимодействии двух первоначально сферических частиц порошка. В качестве исходных данных при расчетах заданы перемещения центров частиц под действием сил поверхностного натяжения. Расчеты выполнены методом конечных элементов. Интегрирование уравнения течения проведено по неявной обратной схеме Эйлера. При расчете контактного взаимодействия используется mortar-метод. Приведены распределение контактных напряжений по поверхности частиц порошка и распределение пластических деформаций по Мизесу в сечении этих частиц. Исследована зависимость радиуса зоны контакта от перемещений центров частиц при контакте и параметра материала, характеризующего зависимость пластического течения от давления.