The present paper aims at applying uncertainty quantification methodologies to process simulations of powder bed fusion of metal. In particular, for a part-scale thermomechanical model of an Inconel 625 super-alloy beam, we study the uncertainties of three process parameters, namely the activation temperature, the powder convection coefficient and the gas convection coefficient. First, we perform a variance-based global sensitivity analysis to study how each uncertain parameter contributes to the variability of the beam displacements. The results allow us to conclude that the gas convection coefficient has little impact and can therefore be fixed to a constant value for subsequent studies. Then, we conduct an inverse uncertainty quantification analysis, based on a Bayesian approach on synthetic displacements data, to quantify the uncertainties of the two remaining parameters, namely the activation temperature and the powder convection coefficient. Finally, we use the results of the inverse uncertainty quantification analysis to perform a data-informed forward uncertainty quantification analysis of the residual strains. Crucially, we make use of surrogate models based on sparse grids to keep to a minimum the computational burden of every step of the uncertainty quantification analysis. The proposed uncertainty quantification workflow allows us to substantially ease the typical trial-and-error approach used to calibrate power bed fusion part-scale models, and to greatly reduce uncertainties on the numerical prediction of the residual strains. In particular, we demonstrate the possibility of using displacement measurements to obtain a data-informed probability density function of the residual strains, a quantity much more complex to measure than displacements.


翻译:本文旨在将不确定性量化方法应用于金属粉床熔融过程的过程模拟。特别地,针对Inconel 625高强度合金梁的零件尺度热力学力学模型,我们研究了三个过程参数的不确定性,即激活温度、粉末对流系数和气体对流系数。首先,我们进行基于方差的全局敏感度分析,研究每个不确定参数对梁位移变异性的贡献。结果表明,气体对流系数对位移变异性的影响很小,因此可以固定一个常数值进行后续研究。然后,我们基于贝叶斯方法在合成位移数据上进行反向不确定性量化分析,以量化激活温度和粉末对流系数的不确定性。最后,我们利用反向不确定性量化分析的结果,基于数据推断进行残余应变的前向不确定性量化分析。关键是,我们采用基于稀疏网格的代理模型,以最小化不确定性量化分析的每个步骤的计算负担。所提出的不确定性量化工作流程可大大简化校准粉床熔融零件尺度模型所采用的典型试错方法,并大大减少对残余应变的数值预测的不确定性。特别地,我们证明了使用位移测量可以获得残余应变的数据推断概率密度函数,这是一个比位移复杂得多的数量。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
69+阅读 · 2022年7月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
超全的人脸识别数据集汇总,附打包下载
极市平台
90+阅读 · 2020年3月7日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
深度学习医学图像分析文献集
机器学习研究会
18+阅读 · 2017年10月13日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月3日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月2日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
69+阅读 · 2022年7月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
超全的人脸识别数据集汇总,附打包下载
极市平台
90+阅读 · 2020年3月7日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
深度学习医学图像分析文献集
机器学习研究会
18+阅读 · 2017年10月13日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员