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《基于旋转GAUSS曲面体热源模型的激光焊接热过程的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、电焊机第37卷第5期Vol.37No.52007年5月ElectricWeldingMachineMay2007研究与设计基于旋转GAUSS曲面体热源模型的激光焊接热过程的数值模拟1221张瑞华,片山聖二,内藤恭章,樊丁(1.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃兰州730050;2.大阪大学接合科学研究所,大阪567-0047,日本)摘要:利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型。采用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,
2、得到了激光深熔焊接时的温度场分布规律和“钉头”状的熔池形状,数值模拟结果与实验结果基本吻合。关键词:激光焊接;旋转GAUSS曲面体;PHOENICS中图分类号:TG40文献标识码:A文章编号:1001-2303(2007)05-0051-04NumericalsimulationofthelaserweldingbyusingtheRotary-Gaussbodyheatsourcemodel1221ZHANGRui-hua,SEIJIKatayama,NAITOUYasuaki,FANDing(1.StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon
3、-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China;2.JWRI,OsakaUniversity,11-1Mihogaoka,Ibaraki,Osaka567-0047,Japan)Abstract:AmathematicalmodeltodescribemovinglaserweldingwasdevelopedbyusingtheRotary-Gaussbodyheatsourcemodelandneglectingtheeffectofkeyholeonthermalcon
4、duct.NumericalsimulationwasconductedbyPHOENICS3.4software.ThemodelwasappliedtolaserweldingprocessingofSUS304stainlesssteel.Theshapeofmoltenpoolandthetemperaturefieldwereanalyzed.Thesimulationresultsshowthattheshapeofmoltenpoollookslik“enailhead”shape.It‘sprovidedgoodagreewiththepracticewe
5、ldingresults.Keywords:laserwelding;Rotary-Gaussbodyheatsource;PHOENICS0前言大;随着激光束流的继续加热,表面材料强烈汽化,在激光深熔焊接时,高功率激光辐射金属表面,产生金属蒸汽,蒸汽中的起始自由电子通过反韧致首先熔化形成熔池,造成表面处的有效加热半径较辐射吸收激光能量而被加速,直至有足够的能量碰撞电离材料和周围气体,使电子密度雪崩式增长而收稿日期:2006-07-01;修回日期:2007-02-02形成等离子体,进而形成小孔,通过小孔,激光束流基金项目:教育部春晖计划资助项目(Z2004-1-62009
6、);博沿深度方向对工件进行加热,小孔内部的加热主要士点专项基金资助项目(20040731001)作者简介:张瑞华(1970—),男,甘肃人,博士,主要从事活性靠孔壁上的能量吸收,有效加热半径较小,最后形化焊接技术和焊接过程数值模拟的研究工作。[1]成钉头焊缝形状。在激光焊接的数值模拟中,经常ElectricWeldingMachine·51·电焊机研究与设计第37卷采用体热源模型描述焊接热输入过程,如双椭球热!(ρw)!(ρu0w)!(ρuw)!(ρvw)!(ρww)-+++源模型[2]、Gauss圆柱热源模型[3]和柱状热源模型[4]!t!x!x!y!z等。虽然采用这些
7、体热源模型能够获得较为准确的=!(μ!w)+!(μ!w)+!(μ!w)-!P+Sz,(4)!x!x!y!y!z!z!x模拟结果,但是,利用它们计算出的焊缝(熔池)形状能量守恒方程为[5]与实际焊接中得到的钉头状焊缝还有很大出入。吴!!!!甦等人为了准确模拟出大深宽比的钉头状高能束(ρT)+(ρuT)+(ρvT)+(ρwT)=!t!x!y!z熔池(焊缝)形状,提出了新的旋转Gauss曲面体热源模!!T!!T!!T[6](K)+(K)+(K)+SH,(5)型。本研究在此热源模型的基础上,用Phoenics3.4!x!x!y!y!z
