[发明专利]基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法

权利要求书

1.一种基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：利用ANSYS仿真软件建立有限元模型，进行加工模拟计算；

步骤二：利用有限元模型定量模拟分析热源的形状参数对计算结果的影响，确定合适的形状参数值；

步骤三：利用步骤二得到的形状参数值多节点/多任务集成计算模拟，量化加工参数对熔池温度及形貌的影响。

2.根据权利要求1所述的基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法，其特征在于，所述步骤一中的有限元模型为熔池瞬态传热的目标工件的有限元模型，有限元模型的网格划分时采用大小不等的渐变式网格分布：在温度梯度变化大的加工和热影响区采用较为密集的网格，在温度梯度变化相对较小的区域采用稀疏的网格。

3.根据权利要求1或2所述的基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法，其特征在于，在加工模拟计算时，热源的分布根据哈雷彗星移动时的形貌简化得来，由于加工过程中电子束沿加工方向运动，受到电子束移动速度的影响，形成的熔池形状不是简单的关于电子束中心线对称的单个半椭球体，而是电子束前、后形状不同的双半椭球体；

前后双半椭球体内的热源分布形式即热流密度分布q(x,y,t)为：

式中：η为热效率系数，Q为热输入功率，f₁和f₂分别为前后两部分椭球体的能量分配系数，且满足f₁+f₂＝2；A₁、A₂、B、C为热源的形状参数；v为电子束移动速度；t为加工时长；x、y、z为热流密度方程中的自变量。

4.根据权利要求1所述的基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法，其特征在于，所述步骤二中的定量模拟分析是通过国家超级计算中心的高性能超算平台进行高通量集成计算：相同电子束功率和移动速度下不同热源形状参数的多组计算数据，定量分析形状参数对计算结果产生的影响，根据所得温度场结果与试验结果进行对比，选取最优的热源形状参数值。

5.根据权利要求4所述的基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法，其特征在于，所述步骤三中的集成计算模拟为：利用步骤一的有限元模型，通过高性能超算平台对加工过程进行多节点/多任务的高通量集成计算，采取多组不同的加工参数进行模拟分析，从中提取熔池的形貌长度和温度数据，定量分析各个加工参数对熔池温度及形貌的影响，获得熔池瞬态温度场的分布以及熔池形貌的变化规律。

6.根据权利要求5所述的基于高端装备与智能制造的高通量集成计算分析模拟方法，其特征在于，所述加工参数为电子束功率、电子束移动速度、光斑大小、送丝速率。