增材制造是通过材料逐层沉积来实现构件无模成形的新型制造技术,近年来受到人们的广泛关注。由于制造过程的复杂性,对温度、应变等物理量实施准确的实验测量十分困难。因此,数值模拟已成为分析增材制造过程的主要手段之一,发展相应的数值模拟技术具有重要的研究意义和工程实用价值。本文以金属材料的选区激光熔化增材制造过程为研究对象,基于有限元法研究和发展该过程的数值模拟方法和并行计算技术,并开发相应的计算机程序,主要工作可概括为以下四个方面:(1)采用有限元法对控制方程和边界条件进行离散化,建立了选区激光熔化增材制造过程的数值模型。相应于材料逐层增加,计算单元也逐层引入,并对远离当前加工层的区域自适应地实施网格粗化以减小计算规模。(2)开展了增材制造过程数值模拟的并行计算技术方面的研究工作。基于区域分解法,研究了预处理共轭梯度算法(Preconditioned Conjugate Gradient Method,PCG)的并行化,并在此基础之上结合EBE(Element-by-Element)技术建立了增材制造过程的并行计算方法。(3)对以上算法进行了程序设计,采用Fortran语言和MPI库进行代码编写,建立了增材制造过程的并行有限元计算程序。(4)选取钛合金薄板等典型算例对所开发的计算程序进行了数值验证,对计算结果的准确性和计算程序的并行性能进行了深入分析。数值结果表明,本文建立的数值方法能够有效模拟选区激光烧结增材制造过程,准确再现温度场的演化历程。同时,本文建立的并行计算方法具有良好的并行加速性能和可扩展性,对增材制造过程的大规模数值仿真具有较好的应用潜力。