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2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

3D‐multilayer simulation of microstructure and mechanical properties of porous materials by selective sintering

File(s)
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Hauptpublikation
GAMM-Mitteilungen - 2021 - Zhou - 3D‐multilayer simulation of microstructure and mechanical properties of porous materials.pdf
CC BY-NC 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 6.57 MB
TUDa URI
tuda/13507
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-296926
DOI
10.26083/tuprints-00029692
Autor:innen
Zhou, Xiandong ORCID 0000-0003-4397-430X
Yang, Yangyiwei ORCID 0000-0001-5505-7117
Bharech, Somnath
Lin, Binbin ORCID 0000-0002-7013-283X
Schröder, Jörg
Xu, Bai‐Xiang
Kurzbeschreibung (Abstract)

This work presents multilayer phase‐field simulation of selective sintering process and the calculation of effective mechanical properties and residual stress of the microstructure using the finite element method. The dependence of the effective properties and residual stress on the process parameters, such as beam power and scan speed, are analyzed. Significant partial melting of powders is observed for large beam power and low scan speed, which results in low porosity of the microstructure. Nonlinear relationship between the effective mechanical properties and process parameters is observed. The increasing rate of effective mechanical properties decreases with increasing beam power, while increases with decreasing scan speed. The dependence of effective Young's modulus and Poisson's ratio on porosity are well established using power law models. Stress concentrations are found at the necking region of powders and the intensity increases with the level of partial melting, which results in increasing residual stress in the microstructure. The numerical results reveal quantitatively the process‐microstructure‐property relation, which implies the feasibility of the subsequent data‐driven approach.

Freie Schlagworte

additive manufacturin...

effective mechanical ...

homogenization

microstructure

porosity

residual stress

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Mechanik Funktionaler Materialien
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
GAMM-Mitteilungen
Jahrgang der Zeitschrift
44
Heftnummer der Zeitschrift
4
ISSN
1522-2608
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1002/gamm.202100017
PPN
54232329X
Zusätzliche Infomationen
Special Issue: Mechanics of Additive Manufacturing ‐ Part II
ID Nummer
e202100017
Ergänzende Ressourcen (Supplement)
https://bitbucket.org/mfm_tuda/nisos.git

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