光固化3D打印结构的回弹变形分析

3D打印技术(增材制造技术)通过层层叠加的方式构建产品，对于工业制造的发展有着革命性意义。3D打印的过程包括三个步骤：（1）利用计算机设计软件或通过3D扫描构建三维模型；（2）利用切片软件将三维模型分割成薄片；（3）是通过3D打印机逐层打印模型。与传统制造技术相比，3D打印可减少材料浪费、简化制造过程、缩短制造周期等。近年来，3D打印技术发展迅速，它不仅可以替代部分传统制造技术，也能赋予材料更先进的功能，在许多行业都有重要应用。
数字化光处理技术(DLP)是一种面成型的光固化打印方式，也是一种广泛使用的3D打印技术。DLP的技术原理是在光源作用下使液态树脂发生聚合反应固化成型。扫描完一层后，平台上升或下降一个切片层厚度，树脂补充完成后进行下一层的固化，新固化层与上一层紧密结合在一起，如此层层叠加即可完成三维结构的构建。
树脂固化过程中会出现化学-热-变形多场之间的相互耦合，固化产生的化学收缩以及热应变会导致复合材料结构内部产生较大的内应力，并导致结构形状发生改变。光固化3D打印结构变形与复合材料固化变形本质上是类似的，都是由树脂的固化收缩和热应变导致内部产生残余应力，释放边界约束后结构发生回弹变形。与复合材料固化变形相比，光固化需要额外考虑光照对固化速率的影响，一定程度上增加了分析的复杂性。
本案例通过编写python程序和sdvini(设置初始固化度),usdfld(更新固化度和固化速率)，hetval(内部生热)，umat(材料本构),uexpan(热应变和化学收缩应变)实现了光固化3D打印结构的回弹变形分析