А. Н. Быков, М. Н. Вишнякова, Ю. Н. Дерюгин, А. Б. Емельянов, А. А. Лазарев, С. Н. Полищук, К. В. Черенкова

ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭ» (г. Саров, Россия)

Аннотация. В настоящее время ведется активное развитие технологий аддитивного производства, что требует создания расчетных методик для описания протекающих при этом физических процессов. Одним из методов, используемых для производства деталей из металлического порошка, является метод селективного лазерного плавления. В данной работе представлена численная методика на основе метода SPH для моделирования процесса спекания порошка под воздействием лазерного луча. Течение жидкости, образующейся в результате плавления, описывается уравнениями Навье-Стокса, в которых учитываются силы давления, вязкие силы и поверхностные силы на границе раздела фаз. Тепловое состояние определяется из уравнения сохранения энергии, в котором учитываются тепловые процессы, объемное поглощение энергии лазерного излучения, конвективный теплообмен с внешней средой и радиационное излучение. Фазовые переходы между твердой и жидкой фазой описываются в рамках обобщенной формулировки задачи Стефана. Расчетная методика проверена на тестах, характерных для рассматриваемого класса задач. Проведено сравнение с аналитическим решением, с решениями, полученными по другим модификациям метода SPH, и с экспериментальными данными.

Ключевые слова: SLM, SPH, уравнения Навье-Стокса, теплопроводность, задача Стефана, фазовые переходы, тестовые задачи

Для цитирования: Быков А. Н., Вишнякова М. Н., Дерюгин Ю. Н., Емельянов А. Б., Лазарев А. А., Полищук С. Н., Черенкова К. В. Численное моделирование селективного лазерного плавления методом SPH // Журнал Средневолжского математического общества. 2022. Т. 24, № 4. С. 419–435. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.24.202204.419-435

Информация об авторах:

Быков Александр Николаевич, начальник научно-исследовательского отдела, РФЯЦ ВНИИЭФ (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), кандидат физико-математических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9954-084, ban3101@mail.ru

Вишнякова Марина Николаевна, старший научный сотрудник, РФЯЦ ВНИИЭФ (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), кандидат физико-математических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0488-518X, Marina.N.Vishnyakova@gmail.com

Дерюгин Юрий Николаевич, главный научный сотрудник, РФЯЦ ВНИИЭФ (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), доктор физико-математических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3955-775X, dyn1947@yandex.ru

Емельянов Андрей Борисович, старший научный сотрудник, РФЯЦ ВНИИЭФ (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3549-3891, abe75@yandex.ru

Лазарев Алексей Александрович, научный сотрудник, РФЯЦ ВНИИЭФ (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0577-5732, lazarev.alex94@gmail.com

Полищук Сергей Николаевич, начальник научно-исследовательской лаборатории, РФЯЦ ВНИИЭФ (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), кандидат физико-математических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7158-7393, S.N.Polischuk@yandex.ru

Черенкова Кристина Вадимовна, младший научный сотрудник, РФЯЦ ВНИИЭФ, (607188, Россия, г. Саров, пр. Мира, д. 37), ORCID: https://orcid.org/ 0000-0003-0548-8861, cherenkova031996@mail.ru