PhD in Technical Sciences, Professor of the Department of Transport Equipment and Technology, Academy of Engineering
кандидат технических наук, профессор кафедры техники и технологий транспорта, инженерная академия
PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering Technologies, Academy of Engineering
кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий, инженерная академия
PhD student of the Department of Mechanical Engineering Technologies, Academy of Engineering
аспирант кафедры машиностроительных технологий, инженерная академия
Fatigue failure under cyclic loading is a critical concern for design engineers because tensile residual stresses can significantly reduce the service life of a component. Additive manufacturing processes, such as three-dimensional (3D) printing, inherently generate such stresses owing to high thermal gradients, necessitating a thorough evaluation of the residual stresses in printed components. To address this issue, this study developed a finite element model that simulates the 3D printing process for a standard fatigue test specimen. The simulation was performed for Inconel 625 with the build orientation aligned with the specimen thickness direction (PDT). The calculation results provide detailed distributions of the full residual stress tensor and von Mises equivalent stress at the final stage of fabrication. The analysis shows that although significant tensile stresses develop in the longitudinal direction of the gauge section, the selected PDT orientation successfully localizes the highest stress concentrations in the regions of contact with the support structures, away from the critical testing region.
Усталостное разрушение при циклическом нагружении является важнейшей проблемой для инженеров-конструкторов, поскольку остаточные напряжения при растяжении могут значительно сократить срок службы компонента. Процессы аддитивного производства, такие как 3D-печать, по своей сути создают такие напряжения из-за высоких термических градиентов, что обусловливает необходимость тщательной оценки остаточных напряжений в печатных деталях. Для решения данной задачи в настоящем исследовании разработана конечно-элементная модель, имитирующая процесс 3D-печати стандартного образца для усталостных испытаний. Моделирование выполнено для сплава Инконель 625 с ориентацией построения вдоль направления толщины образца (PDT). По результатам расчета получены детальные распределения полного тензора остаточных напряжений и эквивалентного напряжения по Мизесу на завершающей стадии изготовления. Анализ показывает, что, несмотря на возникновение существенных напряжений при растяжении в продольном направлении рабочей части, выбранная ориентация PDT успешно локализует наибольшие концентрации напряжений в зонах контакта с опорными структурами, вне критической для испытаний области.