[发明专利]一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法

权利要求书

1.一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：获取特定CMT工艺参数下焊缝截面图像，测量焊缝截面尺寸；

步骤二：建立组合热源模型，根据步骤一确定组合热源模型空间域热流密度分布函数；

步骤三：获取一个CMT循环周期的电流、电压波形图，确定组合热源模型时间域热流密度分布函数；

步骤四：对组合热源模型参数进行有限元反演，调整参数得到与实际焊缝形状吻合度高的熔池形状从而得到最优的数值模拟热源模型。

2.根据权利要求1所述的一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征在于：所述步骤一中焊缝截面尺寸包括熔深（p）、熔宽（w）。

3.根据权利要求1所述的一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征在于：所述步骤二中组合热源模型由高斯面热源和高斯体热源组成，组合热源模型空间域热流密度分布函数为：

式中，，分别为高斯面热源与高斯体热源热输入，a为高斯面热源沿焊接方向（x）的有效作用半径，b为高斯面热源沿垂直焊接方向（y）的有效作用半径；分别为高斯体热源上下表面的有效作用半径，c为高斯体热源的有效作用深度。

4.根据权利要求3所述的一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征在于：所述组合热源模型功率分配关系为：

式中，，分别为高斯面热源与高斯体热源热输入，为总热输入，、为功率分配系数，分别取值为0.7和0.3。

5.根据权利要求1所述的一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征在于：所述步骤三中一个CMT循环周期包含四个阶段，分别是：燃弧阶段、等待阶段、缩颈阶段、脱离阶段，其中燃弧阶段与等待阶段为电弧加热阶段，缩颈阶段与脱离阶段为短路过渡阶段。

6.根据权利要求4所述的一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征在于：电弧加热阶段用高斯面热源描述，短路过渡阶段用高斯体热源描述。

7.根据权利要求1所述的一种CMT工艺低碳钢电弧增材仿真热源模型建模方法，其特征在于所述步骤三中组合热源时间域热流密度分布表达为：在一个循环中，当分析步处于电弧加热阶段时高斯面热源起主要作用，高斯体热源热输入为0；当分析步处于短路过渡阶段时高斯体热源起主要作用，高斯面热源热输入为0。