[发明专利]一种基于ProCAST数值模拟钢/铝激光焊接温度场的方法

摘要

本发明公开了一种基于ProCAST数值模拟钢/铝激光焊接温度场的方法，包括焊接模型的建立、叠加热源载荷施加、计算运行和结果显示。本发明通过在ProCAST有限元软件中加载自定义外加平面分布的高斯热源与等离子体点热源的叠加模型，利用ProCAST软件对钢/铝异种金属激光焊接温度场的分布进行数值模拟，得到焊接温度场云图、焊缝附近点的热循环曲线，预测焊件各点的温度，对准确认识钢/铝激光焊接温度场的分布规律、控制焊接质量和使用性能提供理论指导和技术支持。

主权项

1.一种基于ProCAST数值模拟钢/铝激光焊接温度场的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）焊接模型的建立：从UG中导出焊接实体模型，生成网格后，将模型导入PreCAST中，设置焊材参数、初始条件及边界条件、设置运行参数，完成建模模型；（2）叠加热源载荷施加：根据实际激光焊接工艺特点，利用C++程序，编写由高斯面热源和等离子体点热源的叠加热源q以及驱动外部计算文件.c；（3）计算运行：在ProCAST求解模块中，DataCAST模块将步骤（1）中建模模型的ASCII转换成二进制码供ProCAST运行求解器的计算使用，同时通过由驱动外部计算文件.c作为通信串口，调用步骤（2）中自定义的叠加热源q；在模拟计算中，激光光斑中心点沿激光头移动方向向前移动位移∆s，其中∆s=时间步长*速度，即用跳跃式小步长模拟连续激光加载，此时以移动中的光斑中心点位置为圆心，通过外部调用面热流密度函数程序对位于光斑区域内的节点进行识别和取点，并分别在数值模拟计算的开始和结束以及计算中每一个时间步长的开始和结束时调用该函数，由驱动外部计算文件.c作为通信串口进行链接求解后将不同时刻的温度场进行叠加，从而模拟计算出节点各个时刻的温度场；计算出该单元一个节点后，其余节点温度近似获得，即将空间域离散到时间域按步长循环加载，用离散的点逼近连续的时空域，得到数值模拟的温度场；（4）结果显示：调用ProCAST的ViewCAST模块获得不同时刻的温度场分布云图、焊缝附近点的热循环图和预测焊件各点的温度。