[发明专利]一种新型焊接热源模型的建立方法

权利要求书

1.一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步，建立几何模型，采用数值计算方法并对模型进行结构化网格划分；

第二步，将标准、无工件表面变形的面热源或体热源模型通过公式转变为熔池变形后的焊接热力模型；

第三步，将第二步所建立的焊接热源模型加载到网格模型上，求解控制方程并进行温度场计算，获得焊接温度场和焊缝形貌。

2.根据权利要求1所述的一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，第一步中所述的数值计算方法为有限差分法、有限元法或者有限体积法中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，对于面热源模型，熔池变形后，熔池表面热、力分布如下所示：

q(x,y,z)＝q'(x_i,y_i,0)·S_abcd/S_ABCD

p(x,y,z)＝p'(x_i,y_i,0)·S_abcd/S_ABCD

式中q'(x_i,y_i,0)、p'(x_i,y_i,0)为面热源模型未变形的熔池表面热、力分布。

4.根据权利要求3所述的一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，S_ABCD的表达式如下所示：

S_abcd的表达式如下所示：

5.根据权利要求1所述的一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，对于体热源模型，熔池变形后，熔池内热、力分布如下所示：

q(x,y,z)＝q'(x_i,y_i,z_i)·S_abcd-zi/S_ABCD-Zi

p(x,y,z)＝p'(x_i,y_i,z_i)·S_abcd-zi/S_ABCD-Zi

式中q'(x_i,y_i,z_i)、p'(x_i,y_i,y_i)为未变形时熔池内热、力分布。

6.根据权利要求5所述的一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，S_ABCD-Zi的表达式如下所示：

S_abcd-zi的表达式如下所示：

7.根据权利要求4或者6所述的一种新型焊接热源模型的建立方法，其特征在于，焊接形成的温度场控制方程如下所示：

其中ρ为金属相或气相的密度，T为温度，cp(T)为依赖于温度的比热，k(T)为随温度变化的热导率，u、v和w分别为每个网格在x、y和z方向上的速度，q为焊接热源输入的能量。