一种激光深熔焊热源模型的建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光深熔焊热源模型的建模方法，建立T型接头实体模型，建模时综合考虑焊缝区材料属性，及网格顺序划分问题将焊缝区建为3个体，盖板焊缝区，空气膜焊缝区，芯板焊缝区；基于ANSYS，顺序划分网格，优先划分焊缝区；建立三维激光深熔焊热源模型，基于ＡＰＤＬ，求解单元热值，热源模型控制方程为：</maths>其中，x，y，z为笛卡尔坐标，QM为热源峰值，r1激光找在材料表面的有效半径ｒ2，H1为热源形状参数，Ｈ0热源上部分高度，Ｈ为焊缝实际熔深，按次热源模型求解热值，存储到数组中，基于ANSYS软件，将求解热值，加载到有限元模型的相应单元，设置边界条件，计算求解，完成建模过程。
【专利说明】一种激光深熔焊热源模型的建模方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光焊接【技术领域】，特别涉及激光焊接中深熔焊的热源模型的建模方法。
【背景技术】
[0002]激光焊接具有能量集中、深宽比大、热影响区小、变形小、适应能力强、焊接质量高等优点。因此在工业领域得到广泛应用，特别是在汽车、船舶、航空航天的轻量化过程中有着不可替代的优势。激光焊接可以获得较大的深宽比，从而可以实现T型接头的深熔焊。激光焊接涉及激光与材料的相互作用，小孔效应，等离子体效应，材料热物理属性，焊接熔池的传热和传质，等多变量、多耦合现象，系统的实验研究费时、费力。现实中，由于激光的局部加热，在熔池及其附近激光与材料相互作用，数据不可能测量。所以，模拟是激光焊接技术中获取必要信息和预测焊接温度场分布的唯一有效方法。
[0003]建立合理的热源模型是焊接数值模拟结果准确、可靠的前提。对于激光深熔焊来说，激光热量集中，其功率密度高于106W/cm2，可以在极短时间内将金属汽化，形成小孔效应。而小孔类似光学的黑体，射入的激光经多次反射后全部被吸收，此后小孔就像焊接热源一样实现焊接过程。
【发明内容】
[0004]本发明旨在模拟激光深熔焊的小孔效应和熔池形状。
[0005]本发明的技术方案是，一种激光深熔焊热源模型的建模方法，包括以下步骤:
[0006]第一步，建立T型接头实体模型，建模时综合考虑焊缝区材料属性，及网格顺序划分问题将焊缝区建为3个体，盖板焊缝区，空气膜焊缝区，芯板焊缝区；
[0007]第二步，基于ANSYS，顺序划分网格，优先划分焊缝区；
[0008]第三步，建立三维激光深熔焊热源模型，基于A P D L，求解单元热值，热源模型控制方程为:[0009]
【权利要求】
1.一种激光深熔焊热源模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，建立T型接头实体模型，建模时综合考虑焊缝区材料属性，及网格顺序划分问题将焊缝区建为3个体，盖板焊缝区，空气膜焊缝区，芯板焊缝区； 第二步，基于ANSYS，顺序划分网格，优先划分焊缝区； 第三步，建立三维激光深熔焊热源模型，基于AP D L，求解单元热值，热源模型控制方程为:
【文档编号】G06F17/50GK103761374SQ201410012392
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】褚振涛, 杨橄生, 马凯, 张文瑞, 卢云龙, 史海川, 于治水, 张培磊 申请人:上海工程技术大学