[发明专利]单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法

权利要求书

1.一种单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，建立三维有限元模型：

在建模软件中建立工件的几何模型，利用网格划分软件或有限元计算软件对工件进行网格划分；

S20，基于单丝气电立焊焊后焊缝截面形貌建立组合热源模型，组合热源模型包括一个椭球体热源模型和两个高斯椭圆面热源模型；

S30，求解焊接温度场并获取焊缝截面形貌：

将步骤S20当中的热源模型加载到步骤S10当中的有限元模型中，设置模型参数，提交运算获取温度场和焊缝截面形貌。

2.根据权利要求1所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S10当中，网格沿焊缝向两侧方向由细密变疏散。

3.根据权利要求1所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S10当中，通过生死单元法进行焊缝的逐步填充。

4.根据权利要求1所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S30当中的模型参数包括材料属性、环境温度、工件表面的换热系数、热辐射系数和Stefan-Boltzmann常数和对流换热系数。

5.根据权利要求4所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，所述边界条件根据实际装卡情况确定。

6.根据权利要求4所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，所述对流换热系数根据前置水冷铜滑块和后置水冷铜衬板的冷却速率确定。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S20中，所述椭球状体热源模型为：

式中：q₁(x,y,z)为椭球体内的热流分布，a、b、c为椭球的形状参数。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S20中，所述高斯椭圆面热源模型为：

式中：q₂(x,y)为椭圆面内的热流分布，e、f为椭圆的形状参数。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S20中，多热源组合功率满足：

Q＝UIη＝Q₁+Q₂+Q₃

式中，Q为输入的总功率，U和I分别为焊接电压和焊接电流，η为焊接热源效率，Q₁为椭球热源模型的功率，Q₂、Q₃分别为前后高斯椭圆面热源的功率。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的单丝气电立焊焊接热源模型的建立方法，其特征在于，步骤S20中，基于FORTRAN语言开发组合热源模型。