本書主要介紹增材制造產品性能表征、仿真分析方法和仿真技術在典型增材制造工藝中的應用等內容。全書共10章。*1章增材制造技術概述簡介了增材制造的概念、原理、分類、優勢和面臨的挑戰；*2章增材制造產品性能預測，分別從產品性能表征方法、產品質量控制手段和產品性能預測技術方面進行闡述；第3章增材制造技術仿真分析方法，介紹增材制造仿真軟件，ANSYS宏觀溫度場、應力場和流場仿真分析、多尺度仿真技術和工藝參數性能優化；第4～9章分別介紹仿真技術在熔融沉積成型、光固化成型、金屬粉末床熔融成型、激光直接金屬堆積成型、電弧增材制造成型和電子束自由成型工藝中的應用；*10章介紹使用ANSYS Additive Science模塊進行金屬增材微觀組織仿真分析的方法。本書具備增材制造成型過程仿真的理論深度與企業實踐的實用性，配套豐富的工程實例和先進算法，適合項目化教學，重點強調培養學生解決增材制造復雜工程問題的能力。

本書可作為職業院校機械相關專業和高等院校機械工程、材料工程、智能制造工程專業教材，也可作為工程技術人員的自學用書。

為便於教學，本書配套有電子教案、助教課件、微課視頻等教學資源.

前言

*1章增材制造技術概述1

1*1增材制造技術原理及分類1

1*2增材制造技術優勢4

1*3增材制造技術面臨的挑戰6

習題6

*2章增材制造產品性能預測7

2*1增材制造產品性能表征7

2*1*1金屬增材制造產品性能表征9

2*1*2非金屬增材制造產品性能表征14

2*2增材制造產品質量控制手段17

2*3基於仿真分析的產品性能預測技術19

習題20

第3章增材制造技術仿真分析方法21

3*1增材制造仿真軟件簡介21

3*2ANSYS 溫度場、應力場和流場分析25

3*2*1APDL語言基礎知識25

3*2*2溫度場分析35

3*2*3應力場分析37

3*2*4流場分析38

3*3ANSYS Additive Print仿真分析40

3*4ANSYS Workbench Additive仿真分析48

3*5ANSYS Additive Science仿真分析53

3*6增材制造工藝過程多尺度仿真57

3*6*1粉末床模擬58

3*6*2格子玻爾茲曼法62

3*胞自動機65

3*7增材制造工藝參數優化66

3*7*1智能優化算法66

3*7*2多目標優化算法75

習題78

第4章熔融沉積成型技術（FDM）仿真

分析79

4*1FDM成型工藝79

4*2FDM成型工藝仿真模擬80

4*2*1FDM成型過程溫度場

模擬80

4*2*2FDM成型過程應力應變

模擬83

4*2*3FDM成型工藝過程仿真實例85

4*3FDM成型質量影響因素96

4*4FDM成型工藝參數優化98

習題102

第5章光固化成型技術（SLA）仿真

分析103

5*1SLA成型工藝103

5*1*1SLA成型工藝原理103

5*1*2SLA的特點104

5*1*3SLA快速原型制作過程104

5*2SLA成型工藝仿真模擬105

5*2*1模型理論基礎105

5*2*2施加載荷及約束108

5*2*3仿真案例109

5*3SLA成型誤差分析117

5*4工藝參數優化設計121

習題121

第6章金屬粉末床熔融成型技術

（PBF）仿真分析122

6*1SLM成型工藝原理122

6*2SLM成型仿真理論基礎123

6*3SLM成型工藝仿真過程123

6*3*1ANSYS仿真模型選取與參數

設計123

6*3*2ANSYS仿真模型建立124

6*3*模擬結果與分析129

6*4仿真案例134

6*4*1考慮材料屬性轉換的仿真分析

（ANSYS）134

6*4*2溫度場與應力場仿真分析（ANSYS 

Additive）148

6*4*3溫度場與應力場仿真分析（EDEM*

Flow 3D）155

6*4*4固有應變算法的增材工藝仿真分析

（ANSYS Additive Print）160

6*4*5熱—力耦合算法的仿真分析（ANSYS 

Workbench Additive）166

6*4*6考慮掃描路徑的增材工藝仿真

分析（AM Prosim）169

習題171

第7章激光直接金屬堆積成型技術

（DMD）仿真分析172

7*1DMD成型工藝原理172

7*熱—力耦合模型173

7*3DMD成型工藝參數優化173

7*4DMD成型工藝仿真案例173

習題176

第8章電弧增材制造技術（WAAM）

仿真分析177

8*1WAAM成型工藝原理177

8*2WAAM成型尺寸精度影響因素179

8*3WAAM成型工藝仿真案例179

習題183

第9章電子束自由成型技術（EBF）

仿真分析184

9*1EBF成型工藝原理184

9*2EBF成型溫度場和應力場分析185

習題188

*10章金屬增材微觀組織仿真

分析189

10*1模擬仿真采用材料189

10*2仿真參數設置190

10*3單道仿真模擬190

10*3*1激光功率對單道熔池影響的仿真

計算190

10*3*2掃描速度對單道熔池影響的仿真

計算191

10*4內部缺陷仿真模擬192

10*4*1激光功率對於內部缺陷影響的

仿真計算192

10*4*2激光掃描速度對於內部缺陷

影響的仿真計算192

10*4*3鋪粉厚度對於內部缺陷影響的

仿真計算193

10*4*4掃描間距對於內部缺陷影響的

仿真計算193

10*5微觀結構仿真模擬194

10*5*1激光功率對微觀結構影響的仿真

計算194

10*5*2激光掃描速度對微觀結構影響的

仿真計算197

10*5*3基板預熱溫度對微觀結構影響的

仿真計算197

10*5*4鋪粉厚度對微觀結構影響的仿真

計算202

10*5*5掃描間距對微觀結構影響的仿真

計算202

10*5*6起始激光角對微觀結構影響的仿真

計算206

10*5*7旋轉激光角對微觀結構影響的

仿真計算209

習題212

參考文獻213