一种钛合金微坑形貌的数值模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光技术领域，揭露了一种基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法及装置，包括：接收钛合金微坑形貌的数值模拟指令，根据所述数值模拟指令选取用于模拟的多组钛合金，在每组钛合金的表面等距离选择出多组激光点，选择与每组钛合金对应的激光器，并设定激光器的输出波长、输出功率后启动激光器对准每组激光点垂直发出多次激光光束，得到多组微坑点，计算每个微坑点的激光能量，根据激光能量计算微坑点所在表面的热流分布函数，根据热流分布函数计算出热流差，根据热流差判断钛合金的合成质量，完成数值模拟指令的响应。本发明专利技术可以减少基于观测法测量钛合金微坑从而实现钛合金质量判断的误差。实现钛合金质量判断的误差。实现钛合金质量判断的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金微坑形貌的数值模拟方法及装置


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]激光烧灼是采用激光束作用于金属表层，从而使金属表层熔融成凹槽，该凹槽一般称为微坑，在制造业中具有重要价值。常用的金属包括铜、铝等，但伴随钛合金的性能优势，目前基于钛合金微坑具有更重要的应用前景。
[0003]钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属，由于钛是一种重要的结构金属，从而形成钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高等优点。但另一方面，由于钛合金是钛与其他金属合制而成，因此使用钛合金微坑用于工业生产时，对于钛合金的质量具有重要要求，因为质量差的钛合金所形成的微坑，其稳定性也必然受到影响。
[0004]目前主要通过观测法测定钛合金质量，即同时在钛合金的同一表面生成多组微坑，判断多组微坑的大小是否相同，从而确定钛合金质量。观测法具有实际的应用价值，但由于观测法受到测量微坑大小等主观因素的影响，因此对于钛合金的质量判断依然具有较大误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的减少基于观测法测量钛合金微坑从而实现钛合金质量判断的误差。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法，包括：
[0007]接收钛合金微坑形貌的数值模拟指令，根据所述数值模拟指令选取用于模拟的多组钛合金；
[0008]在每组钛合金的表面等距离选择出多组激光点；
[0009]选择与每组钛合金对应的激光器，并设定激光器的输出波长、输出功率后启动激光器对准每组激光点垂直发出多次激光光束，得到多组微坑点；
[0010]计算每个微坑点的激光能量，根据激光能量计算微坑点所在表面的热流分布函数；
[0011]根据热流分布函数计算出热流差，根据热流差判断钛合金的合成质量，完成数值模拟指令的响应。
[0012]可选地，所述根据所述数值模拟指令选取用于模拟的多组钛合金，包括：
[0013]根据所述数值模拟指令启动钛合金存储库，其中钛合金存储库包括多种规则形状的钛合金；
[0014]从所述钛合金存储库中选择形状为立方体、球体及圆柱体的钛合金，得到立方钛
合金、球体钛合金及圆柱钛合金。
[0015]可选地，所述在每组钛合金的表面等距离选择出多组激光点，包括：
[0016]确定立方钛合金的长和宽所在的矩形表面，根据矩形表面的面积等距离选择出多组激光点，其中激光点的个数与激光点面的面积具有如下关系：
[0017][0018]其中，n1表示立方钛合金的激光点个数，s1表示立方钛合金的长和宽所在矩形表面的面积，[]表示取整操作；
[0019]获取球体钛合金的球半径，根据球半径确定多组激光点，其中每个激光点均位于以球半径为圆的球体表面上，且球半径与激光点的个数具有如下关系：
[0020]n2＝[3R2+5][0021]其中，n2表示球体钛合金的激光点个数，R2表示球体钛合金的球半径；
[0022]获取圆柱钛合金的的圆形表面，根据圆形表面的圆半径选择出多组激光点，其中圆半径与激光点的个数具有如下关系：
[0023][0024]其中，n3表示圆柱钛合金的激光点个数，R3表示球体表面的圆半径。
[0025]可选地，所述计算每个微坑点的激光能量，包括：
[0026][0027][0028]其中，表示作用于第j组钛合金的第i个微坑点的激光能量，表示作用于第j组钛合金的第i个微坑点的激光器的电能能量，表示作用于第j组钛合金的第i个微坑点的激光光束的直径，P
ij
表示第j组钛合金的第i个微坑点的激光光束在照射时，激光器的最大输出功率，f
ij
表示第j组钛合金的第i个微坑点的激光光束的重复频率，μ表示激光能量计算的权重因子。
[0029]可选地，所述根据激光能量计算微坑点所在表面的热流分布函数，包括：
[0030]统计所有微坑点的点半径值及激光能量；
[0031]确定微坑点所在表面是矩形表面、球体表面还是圆形表面；
[0032]当微坑点所在表面是矩形表面时，根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到矩形表面热流分布函数；
[0033]当微坑点所在表面是球体表面时，根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到球体表面热流分布函数；
[0034]当微坑点所在表面是圆形表面时，根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到圆形表面热流分布函数，其中矩形表面热流分布函数、球体表面热流分布函
数及圆形表面热流分布函数组成为热流分布函数。
[0035]可选地，所述根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到矩形表面热流分布函数，包括：
[0036]构建平面直角坐标系，并将矩形表面投射至所述平面直角坐标系；
[0037]根据下式计算得到矩形表面热流分布函数：
[0038][0039]其中，表示矩形表面的第i个微坑点的热流分布函数，表示立方钛合金的第i个微坑点的激光能量，n为矩形表面所有微坑点的个数，d1为作用在矩形表面所有微坑点的激光光束的平均直径，r
i
为第i个微坑点的点半径值，表示在平面直角坐标系中，矩形表面的第i个微坑点内的微坑坐标与微坑中心的距离值，(x,y)表示平面直角坐标系下的微坑坐标。
[0040]可选地，所述根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到球体表面热流分布函数，包括：
[0041]构建三维直角坐标系，并将球体表面投射至所述三维直角坐标系；
[0042]根据下式计算得到球体表面热流分布函数：
[0043][0044]其中，表示球体表面的第i个微坑点的热流分布函数，表示球体钛合金的第i个微坑点的激光能量，m为球体表面所有微坑点的个数，d2表示作用在球体表面所有微坑点的激光光束的平均直径，表示在三维直角坐标系中，球体表面的第i个微坑点内的微坑坐标与微坑中心的距离值，其中距离值不大于点半径值，(x,y,z)表示三维直角坐标系下的微坑坐标。
[0045]可选地，所述根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到圆形表面热流分布函数，包括：
[0046]根据下式计算得到圆形表面热流分布函数：
[0047][0048]其中，表示圆形表面的第i个微坑点的热流分布函数，表示球体钛合金的第i个微坑点的激光能量，t为圆形表面所有微坑点的个数，d3表示作用在圆形表面所有微坑点的激光光束的平均直径，表示在平面直角坐标系中，圆形表面的第i个微坑点内的微坑坐标与微坑中心的距离值，其中距离值不大于点半径值。
[0049]可选地，所述根据热流分布函数计算出热流差，包括：
[0050]可视化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法，其特征在于，所述方法包括：接收钛合金微坑形貌的数值模拟指令，根据所述数值模拟指令选取用于模拟的多组钛合金；在每组钛合金的表面等距离选择出多组激光点；选择与每组钛合金对应的激光器，并设定激光器的输出波长、输出功率后启动激光器对准每组激光点垂直发出多次激光光束，得到多组微坑点；计算每个微坑点的激光能量，根据激光能量计算微坑点所在表面的热流分布函数；根据热流分布函数计算出热流差，根据热流差判断钛合金的合成质量，完成数值模拟指令的响应。2.如权利要求1所述的基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法，其特征在于，所述根据所述数值模拟指令选取用于模拟的多组钛合金，包括：根据所述数值模拟指令启动钛合金存储库，其中钛合金存储库包括多种规则形状的钛合金；从所述钛合金存储库中选择形状为立方体、球体及圆柱体的钛合金，得到立方钛合金、球体钛合金及圆柱钛合金。3.如权利要求2所述的基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法，其特征在于，所述在每组钛合金的表面等距离选择出多组激光点，包括：确定立方钛合金的长和宽所在的矩形表面，根据矩形表面的面积等距离选择出多组激光点，其中激光点的个数与激光点面的面积具有如下关系：其中，n1表示立方钛合金的激光点个数，s1表示立方钛合金的长和宽所在矩形表面的面积，[]表示取整操作；获取球体钛合金的球半径，根据球半径确定多组激光点，其中每个激光点均位于以球半径为圆的球体表面上，且球半径与激光点的个数具有如下关系：n2＝[3r2+5]其中，n2表示球体钛合金的激光点个数，R2表示球体钛合金的球半径；获取圆柱钛合金的的圆形表面，根据圆形表面的圆半径选择出多组激光点，其中圆半径与激光点的个数具有如下关系：其中，n3表示圆柱钛合金的激光点个数，R3表示球体表面的圆半径。4.如权利要求3所述的基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法，其特征在于，所述计算每个微坑点的激光能量，包括：
其中，表示作用于第j组钛合金的第i个微坑点的激光能量，表示作用于第j组钛合金的第i个微坑点的激光器的电能能量，表示作用于第j组钛合金的第i个微坑点的激光光束的直径，P
ij
表示第j组钛合金的第i个微坑点的激光光束在照射时，激光器的最大输出功率，f
ij
表示第j组钛合金的第i个微坑点的激光光束的重复频率，μ表示激光能量计算的权重因子。5.如权利要求4所述的基于激光烧灼的钛合金微坑形貌的数值模拟方法，其特征在于，所述根据激光能量计算微坑点所在表面的热流分布函数，包括：统计所有微坑点的点半径值及激光能量；确定微坑点所在表面是矩形表面、球体表面还是圆形表面；当微坑点所在表面是矩形表面时，根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到矩形表面热流分布函数；当微坑点所在表面是球体表面时，根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到球体表面热流分布函数；当微坑点所在表面是圆形表面时，根据矩形表面的所有微坑点的点半径值及激光能量，拟合得到圆形表面热流分布函数，其中矩形表面热流分布函数、球体表面热流分布函数及圆形表面热流分布函数组成为热流分布函数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：董洁，王勇锦，王勇根，李宝霞，米刚，余杰，杨美娟，
申请(专利权)人：宝鸡拓普达钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：