一種激光深熔焊熱源模型的建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光深熔焊熱源模型的建模方法，建立T型接頭實體模型，建模時綜合考慮焊縫區(qū)材料屬性，及網(wǎng)格順序劃分問題將焊縫區(qū)建為3個體，蓋板焊縫區(qū)，空氣膜焊縫區(qū)，芯板焊縫區(qū)；基于ANSYS，順序劃分網(wǎng)格，優(yōu)先劃分焊縫區(qū)；建立三維激光深熔焊熱源模型，基于ＡＰＤＬ，求解單元熱值，熱源模型控制方程為：</maths>其中，x，y，z為笛卡爾坐標，QM為熱源峰值，r1激光找在材料表面的有效半徑ｒ2，H1為熱源形狀參數(shù)，Ｈ0熱源上部分高度，Ｈ為焊縫實際熔深，按次熱源模型求解熱值，存儲到數(shù)組中，基于ANSYS軟件，將求解熱值，加載到有限元模型的相應單元，設置邊界條件，計算求解，完成建模過程。
【專利說明】一種激光深熔焊熱源模型的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及激光焊接中深熔焊的熱源模型的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光焊接具有能量集中、深寬比大、熱影響區(qū)小、變形小、適應能力強、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點。因此在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應用，特別是在汽車、船舶、航空航天的輕量化過程中有著不可替代的優(yōu)勢。激光焊接可以獲得較大的深寬比，從而可以實現(xiàn)T型接頭的深熔焊。激光焊接涉及激光與材料的相互作用，小孔效應，等離子體效應，材料熱物理屬性，焊接熔池的傳熱和傳質(zhì)，等多變量、多耦合現(xiàn)象，系統(tǒng)的實驗研究費時、費力。現(xiàn)實中，由于激光的局部加熱，在熔池及其附近激光與材料相互作用，數(shù)據(jù)不可能測量。所以，模擬是激光焊接技術(shù)中獲取必要信息和預測焊接溫度場分布的唯一有效方法。
[0003]建立合理的熱源模型是焊接數(shù)值模擬結(jié)果準確、可靠的前提。對于激光深熔焊來說，激光熱量集中，其功率密度高于106W/cm2，可以在極短時間內(nèi)將金屬汽化，形成小孔效應。而小孔類似光學的黑體，射入的激光經(jīng)多次反射后全部被吸收，此后小孔就像焊接熱源一樣實現(xiàn)焊接過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在模擬激光深熔焊的小孔效應和熔池形狀。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種激光深熔焊熱源模型的建模方法，包括以下步驟:
[0006]第一步，建立T型接頭實體模型，建模時綜合考慮焊縫區(qū)材料屬性，及網(wǎng)格順序劃分問題將焊縫區(qū)建為3個體，蓋板焊縫區(qū)，空氣膜焊縫區(qū)，芯板焊縫區(qū)；
[0007]第二步，基于ANSYS，順序劃分網(wǎng)格，優(yōu)先劃分焊縫區(qū)；
[0008]第三步，建立三維激光深熔焊熱源模型，基于A P D L，求解單元熱值，熱源模型控制方程為:[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種激光深熔焊熱源模型的建模方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，建立T型接頭實體模型，建模時綜合考慮焊縫區(qū)材料屬性，及網(wǎng)格順序劃分問題將焊縫區(qū)建為3個體，蓋板焊縫區(qū)，空氣膜焊縫區(qū)，芯板焊縫區(qū)； 第二步，基于ANSYS，順序劃分網(wǎng)格，優(yōu)先劃分焊縫區(qū)； 第三步，建立三維激光深熔焊熱源模型，基于AP D L，求解單元熱值，熱源模型控制方程為:
【文檔編號】G06F17/50GK103761374SQ201410012392
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】褚振濤, 楊橄生, 馬凱, 張文瑞, 盧云龍, 史海川, 于治水, 張培磊 申請人:上海工程技術(shù)大學