[发明专利]一种单面焊双面成形过程模拟与仿真的网格实现方法

权利要求书

1.一种单面焊双面成形过程模拟与仿真的网格实现方法，其特征在于：

1)熔池模拟

焊接过程中，电弧在焊条和焊件之间燃烧，当加热一段时间后，试板上被电弧加热区域中的金属温度达到熔点时，开始熔化并形成熔池；熔池形成之后，焊条金属熔滴借重力和电弧气体吹力向熔池过渡，熔池中的液态金属逐渐增加，在各种力的作用下发生凹陷，对熔池凹陷的模拟结合双椭球模型和高斯热源模型，随着电弧在某一点作用时间的增加，熔池凹陷的深度增加，网格三角形顶点的y坐标下降表示熔池的凹陷，在模拟中提出熔池凹陷函数，即公式3来计算顶点y坐标的下降量即模拟熔池的凹陷量，

Δy1=-k1e-c(Rx2ax2+Rz2bz2)]]>(公式3)

式中：Δy₁为三角形网格顶点y坐标下降的幅度；k₁为系数，通过调节k₁控制熔池凹陷的快慢；R_x为三角形网格顶点与电弧中心x方向(熔池宽度方向)的距离；a_x为控制椭球的宽度即熔池的宽度；R_z为三角形网格顶点与电弧中心z方向的距离；b_z为控制椭球的长度即熔池的长度；c为熔池形貌的修正系数，取值为1～3；通过该熔池凹陷函数及OpenGL的渲染功能得到模拟熔池效果；

2)焊缝模拟

打底焊时由于重力、电弧力以及表面张力的相互作用，焊道背面网格由熔池凹陷形成，焊层正面呈基本水平或稍下凹状态，焊道正面焊缝控制函数如公式5所示：

Δy=k2exp[-a(Rb)n]]]>(公式5)

式中：Δy为三角形顶点y坐标变化的幅度；k₂为比例系数，表示焊缝生长的快慢；a是修正系数，取值为整数；R为三角形顶点距离电弧中心的距离；b是熔宽控制系数；n是可调系数；通过该焊道正面焊缝控制函数及OpenGL的渲染功能得到模拟焊缝效果。