[发明专利]激光熔深焊接的能量耦合自洽模型建立方法

摘要

本发明公开了一种激光熔深焊接的能量耦合自洽模型建立方法，通过该方法所建立的激光熔深焊接模型，与现有的点热源模型、面热源模型、体积热源模型相比，能够更为真实地反映出激光熔深焊接过程中能量的传输和转换，与实际的焊缝更为接近，同时该模型也是一种自洽性模型，在分析激光深熔焊接的等离子体温度场和密度分布的数值模拟中也可以得到很好的应用。

主权项

一种激光熔深焊接的能量耦合自洽模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、测量激光的表征参数、选取熔池和等离子体区域的参考点、测量激光熔深焊接过程中参考点的温度；所述激光的表征参数至少包括激光的功率、功率密度、发射角以及光斑直径；（2）、首先，分别采用特征变量函数φ(Φp,φH,φw)表征激光输入能量的分配系数、特征变量函数λ(λp,λL)表征等离子体‑熔池与激光‑熔池的耦合系数，其中：Φp、φH、φw分别是维系光致等离子体的能量、作用在小孔壁上的能量、其他损失能量与激光输入能量的比值，Φp+φH +φw=1；且λp、λL的取值均在0‑1之间；然后分别对φ(Φp,φH,φw)、λ(λp,λL)设置初始值以及相应的增量步长；（3）、根据激光熔深焊接的控制方程，给定相应激光熔深焊接的边界条件，以计算出激光熔深焊接的温度场和应力场；（4）、根据步骤（3）所计算出的温度场，获取各参考点所对应的温度计算值后，将各参考点的温度计算值和步骤（1）中相应参考点的温度测量值之差的绝对值δ与预设误差值δ1进行比较：若大于δ1，返回步骤（2）进行φ(Φp,φH,φw) 的变量赋值，继续下一个增量步计算；若小于δ1，转入下一步骤的计算；（5）、根据温度场的分布，计算熔池形状；（6）、根据小孔壁面上的力平衡方程，计算小孔形状函数；（7）将小孔边界温度与步骤（3）所述温度场中气液界面温度之差的绝对值与预设误差值δ2比较，若大于δ2，返回步骤（2）进行λ(λp,λL) 的变量赋值，继续下一个增量步计算；若小于δ2，转入下一步骤的计算；（8）、输出计算结果。