[发明专利]一种基于能量分配系数的激光电弧复合热源的建模方法

权利要求书

1.一种基于能量分配系数的激光电弧复合热源的建模方法，其特征是，包括步骤：

获取实际熔池参数；

基于预构建的任两个组成热源之间的能量分配系数模型构建激光电弧复合热源模型，所述组成热源为组成激光电弧复合热源的热源之一，所述能量分配系数模型的变量包括热源参数；

基于激光电弧复合热源模型获取模拟熔池参数，将模拟熔池参数与所述实际熔池参数进行比对，获取模拟熔池相对于实际熔池的吻合度，判断所述吻合度是否达到预设阈值；

响应于所述吻合度未达到预设阈值，则调整热源参数，然后重复模拟熔池及其相对于实际熔池的吻合度的获取过程，并重新判断所述吻合度是否达到预设阈值；

响应于所述吻合度达到预设阈值，则将相应热源参数下的激光电弧复合热源模型作为激光电弧复合热源的最终模型；

所述组成热源包括一个用来表示电弧的双椭球热源和两个用来表示激光的圆柱体热源，双椭球热源作用于激光电弧复合热源作用区域的上半部分，圆柱体热源作用于激光电弧复合热源作用区域的下半部分；

激光电弧复合热源模型，其表达式如下：

当0≤z≤h₁时，

当h₁≤z≤h₁+h₂时，

当h₁+h₂≤z≤h₁+h₂+h₃时，

式中，q(x,y,z)为激光电弧复合热源模型的热流密度函数，x为激光电弧复合热源模型在空间坐标系x方向上的坐标值，y为激光电弧复合热源模型在空间坐标系y方向上的坐标值，z为激光电弧复合热源模型在空间坐标系z方向上的坐标值，h₁为双椭球热源的有效作用深度，h₂为第1个圆柱体热源的能量系数，h₃为第2个圆柱体热源的能量系数，Q₁为双椭球热源的有效功率，Q₂为第1个圆柱体热源的有效功率，Q₃为第2个圆柱体热源的有效功率，β为电弧主轴与x方向的夹角，γ为电弧主轴与y方向的夹角，θ为电弧主轴与z方向的夹角，a、b、c为双椭球热源的形状参数，r₁为第1个圆柱体热源的半径，r₂为第2个圆柱体热源的半径，R(z)为两个圆柱体热源的热流分布函数，f₁为根据电弧与激光相互作用关系构建的双椭球热源的能量分配系数，f₂为根据激光与电弧相互作用关系构建的第一个圆柱体热源的能量分配系数，f₃为根据激光与激光相互作用关系构建的第二个圆柱体热源的能量分配系数。

2.根据权利要求1所述的基于能量分配系数的激光电弧复合热源的建模方法，其特征是，所述热源参数包括双椭球热源的形状参数、圆柱体热源的半径、双椭球热源的有效作用深度、圆柱体热源的有效作用深度中的至少任一项。

3.根据权利要求1所述的基于能量分配系数的激光电弧复合热源的建模方法，其特征是，双椭球热源模型，其表达式如下：

式中，q₁(x,y,z)为双椭球热源模型的热流密度函数，x为双椭球热源模型在空间坐标系x方向上的坐标值，y为双椭球热源模型在空间坐标系y方向上的坐标值，z为双椭球热源模型在空间坐标系z方向上的坐标值，A₁为双椭球热源的能量系数，f₁(x,y,z)为双椭球热源的形函数，a、b、c为双椭球热源的形状参数，h₁为双椭球热源的有效作用深度，Q₁为双椭球热源的有效功率，Q₁＝η₁P₁，η₁为双椭球热源的功率有效系数，P₁为双椭球热源的实际功率，β为电弧主轴与x方向的夹角，γ为电弧主轴与y方向的夹角，θ为电弧主轴与z方向的夹角。