一种用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法，属于工艺热源数值模拟技术领域，包括以下步骤：确定工艺熔池区域的关键参数；构建初始热源数值模型；计算得到关于激光增材制造工艺热源计算温度分布以及关于热源的几何形貌尺寸；对初始热源数值模型中的关键参数进行校核，得到优化后的热源数值模型；根据所述优化后的热源数值模型，模拟得到关于热源的几何形貌尺寸。本发明专利技术通过以上设计，实现对各种不同厚度和零件尺寸的激光增材工艺成形数值计算，不仅能提高计算效率并且还具有流程化的优点，还能最大程度地提高激光增材制造中工艺温度场数值模拟热源模型建立的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法
本专利技术属于工艺热源数值模拟
，尤其涉及一种用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法。
技术介绍
增材制造是通过控制材料逐层堆积实现三维零件的制造的工艺，与传统的制造方式相比，增材制造无需昂贵的模具，可以大大缩短研发周期和制造成本，并能制造形状更加复杂的零件。针对该工艺设计与优化目前国内还主要依赖经验和多次试验验证，而国外则偏向于基础研究和工艺数值模拟。随着数值模拟技术和增材制造工艺的发展与提升，为了更好地评估制造工艺的应力应变分布，对于制造过程温度场模拟的精确度要求越来越高。因此，合理的热源模型及计算流程是实现增材制造工艺过程模拟的基础条件和重要保证。增材制造热循环历程重复而又复杂，数值模拟可作为有效技术手段进行增材过程热-力行为的分析研究，而热源模型的准确性是增材制造数值模拟成功的关键。目前增材制造工艺数值模拟过程，对热源的模拟都是用通用热源模型或能量函数来进行简化和替代，缺乏系统性地表征和构建，计算精度和效率较低，无法满足增材制造工艺数值计算需要。综上，增材制造工艺热源模拟是目前工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、基于激光增材制造零部件温度场分布形状，确定工艺熔池区域的关键参数；/nS2、基于激光增材制造工艺特征和熔池区域的几何分布结构，构建初始热源数值模型；/nS3、根据所述初始热源数值模型，计算得到关于激光增材制造工艺热源计算温度分布以及关于热源的几何形貌尺寸；/nS4、根据步骤S1得到的工艺熔池区域的关键参数与所述步骤S3的计算结果，对初始热源数值模型中的关键参数进行校核，得到优化后的热源数值模型；/nS5、将步骤S3的计算步骤代入所述优化后的热源数值模型进行热源几何形貌尺寸计算，完成热源数值的模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于激光增材制造零部件温度场分布形状，确定工艺熔池区域的关键参数；
S2、基于激光增材制造工艺特征和熔池区域的几何分布结构，构建初始热源数值模型；
S3、根据所述初始热源数值模型，计算得到关于激光增材制造工艺热源计算温度分布以及关于热源的几何形貌尺寸；
S4、根据步骤S1得到的工艺熔池区域的关键参数与所述步骤S3的计算结果，对初始热源数值模型中的关键参数进行校核，得到优化后的热源数值模型；
S5、将步骤S3的计算步骤代入所述优化后的热源数值模型进行热源几何形貌尺寸计算，完成热源数值的模拟。


2.根据权利要求1所述的用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中热源数值模型的表达式如下：



其中，Q表示热源数据模型，Q0表示初始最大输入能量密度，ri和re表示底端和上端面半径，r和R分别表示激光增材粉末和热源半径，zi和ze分别表示底端和上端坐标值，x,y,z表示移动沿三个方向的坐标值，t表示时间，h表示熔池区域的高度，yt+Δt、yt、zt+Δt和zt分别为t+Δt和t时刻y和z方向坐标值，xt+Δt和xt分别表示t+Δt和t时刻x方向坐标值，C表示上端热源能量分布系数，r表示上端热源半径。


3.根据权利要求1所述的用于激光增材制造工艺的热源数值模拟方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，邱近贻，彭堃恩，牛池，梅瑞冬，李艳，刘永杰，王宠，何超，李浪，王清远，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51