一种磁场辅助激光焊接过程热-流-电磁耦合数值建模方法技术

本发明专利技术公开了一种磁场辅助激光焊接过程热‑流‑电磁耦合数值建模方法，属于焊接过程数值模拟技术领域，主要用于外加磁场条件下铝合金激光焊接过程熔池动力学计算，动态再现熔池的传热与流动行为。该方法构建了耦合洛伦兹力的动量守恒方程，耦合焦耳热的能量守恒方程，以及适用于导电流体介质的磁扩散方程，实现了温度、速度、压力、电流密度及磁感应强度的耦合建模。采用有限体积法与SIMPLE算法对控制方程进行离散与迭代求解。本发明专利技术充分考虑了磁场辅助条件下磁流体介质的双扰动效应，能够精确求解磁控条件下铝合金激光焊接熔池温度场、速度场与电磁场分布，揭示外加磁场对熔池宏观动力学行为的作用机制及影响规律。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出的一种磁场辅助激光焊接过程热-流-电磁耦合数值建模方法，属于先进焊接数值模拟，适用于铝合金中厚板磁场辅助激光焊接熔池瞬态动力学过程求解。

技术介绍

1、激光深熔焊接具有众多优点，包括：能量密度大、焊缝深宽比大、热影响区小、晶粒组织尺寸小、焊接效率高等优点，是铝合金熔焊工艺的未来发展方向之一。最近几年，铝合金激光焊接技术正逐步应用于航空航天、汽车行业等领域，有效解决了5mm厚度以下大型薄壁结构件的连接问题。

2、对于6～20mm的铝合金中厚板构件，受材料物理性质与工艺条件的影响，其激光焊接技术与实际生产应用还存在较大差距，主要问题集中在工艺成形方面：首先，焊接过程熔池表面附近存在剧烈的液态金属对流，熔池动力学稳定性较差，造成严重的焊接飞溅、驼峰等缺陷；由于激光热输入的空间分布不均匀性，会形成高曲率熔合线，造成焊缝表面残余应力集中、热裂纹敏感以及结晶取向不一致等问题，从而影响激光焊接焊缝的力学性能。

3、采用外加磁场辅助激光焊接过程对熔池的动力学行为进行调控，改善熔池的温度场和速度场分布情况，从而调整焊缝宏观形貌和微观组织本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磁场辅助激光焊接过程热-流-电磁耦合数值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种稳恒磁控激光焊接过程热-流-电磁耦合建模方法，其特征在于步骤2所述的N-S方程中耦合了洛伦兹力项，能量方程中耦合了焦耳热项，磁扩散方程的推导是基于稳恒磁场条件及导电流体介质条件，能够对流场与电磁场进行耦合求解，方程具体形式如下：

【技术特征摘要】

1.一种磁场辅助激光焊接过程热-流-电磁耦合数值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种稳恒磁控激光焊接过程热-流-电磁耦合建模方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈纪城，魏艳红，王琦，漆哲民，孔祥浩，杨云龙，
申请(专利权)人：南京航空航天大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：