Exploring the Modeling and Strength Prediction of Additively Manufactured Materials; Numerical and Analytical Approaches

Additiv tilvirkning av metalliske materialer er et felt som opplever økende interesse både i forskningsmiljøet og industrien. Den økende interessen for denne produksjonsmetoden tilskrives dens evne til å produsere komplekse geometrier. Å kunne forutsi de mekaniske egenskapene til et additivt tilvirket materiale kommer imidlertid med mange utfordringer, som er forankret i betydelige defekter i materialet, inkludert overflateruhet, porøsiteter og partikler, noe som gjør materialkarakterisering en utfordrende oppgave. Nøyaktige materialegenskaper er uvurderlige for å oppnå en vellykket elementanalyse. Denne oppgaven søker å utforske spørsmålene rundt hvordan additivt tilvirkede materialer kan modelleres. Hvordan kan egenskaper av et additivt tilvirket materiale estimeres uten omfattende eksperimentelt arbeid, spesifikt for en enkelt type applikasjon? En gjennomgang av flere materialmodeller har blitt gjennomført. Denne gjennomgangen strekker seg fra enkle empiriske modeller til multiskalert modellering av defekter. Den semi-analytiske Gurson Tvergaard-Needleman (GTN) modellen er foreslått som en mulig kandidat for å evaluere den reduserte stivheten ved å evaluere mengden av porøsiteter i materialet. En multiskaleringstilnærming er foreslått som en mulighet for å estimere elastiske egenskaper. Effekten av prosessparametere som brukes i produksjonsprosessen, blir evaluert. Egenskaper for additivt tilvirkede aluminium silisium legeringer og 316L stål undersøkes. GTN modellen er brukt til å modellere et additivt tilvirket 316L-stål. Arbeidet med å estimere de elastiske og plastiske egenskapene i additivt tilvirkede materialer er et verdifullt forskningsfelt som kan gagne industrien