激光深熔焊热源模型研究：三维瞬态温度场模拟

"这篇论文是关于深熔激光焊新型热源模型的研究，旨在建立更精确的模型以模拟激光焊接过程中的三维瞬态温度场。作者通过综合考虑激光深熔焊的工艺特性和几何参数，创建了一个由三维锥体热源模型和高斯面热源模型相结合的新模型。他们运用ANSYS的热分析模块和APDL语言进行数值分析，将模拟结果与实际焊接试验对比，证实新模型能有效地反映出激光焊的深熔特性，特别是熔池的‘螺钉状’结构。该研究为后续的激光焊接数值模拟提供了基础。" 在激光焊接技术中，深熔焊和传导焊是两种主要模式。深熔焊因其独特的物理过程，如高能量密度导致金属快速熔化和汽化形成稳定孔洞，使得温度和应力场的分布具有高度的时空梯度。这种复杂性使得传统的实验方法难以准确测量，因此数值模拟成为研究的重要工具。 本文的核心在于提出了一种新的组合热源模型，它结合了三维锥体和高斯面两种热源模型的特性。这样的组合考虑了激光焊接过程中的能量传输和熔化形态，提高了模拟温度场的精度。通过使用大型有限元分析软件ANSYS，研究人员利用其热分析模块和APDL编程语言，成功构建了数值分析程序，对激光深熔焊的三维瞬态温度场进行了模拟。 对比实验结果显示，新建立的热源模型能够有效地模拟出激光焊的深熔过程，尤其是熔池的“螺钉状”形状，这是深熔焊的一个显著特征。这一成果对于理解和预测激光焊接过程中的温度变化、熔池动态以及由此产生的应力分布具有重要意义，为后续更深入的激光焊接工艺优化和数值模拟研究奠定了坚实的基础。 参考文献中提到了国内外学者对激光焊接机制和热源模型的其他研究，这些工作为本研究提供了理论背景和技术参考。例如，W. Steen教授的点、线热源模型虽然为早期尝试，但存在一定的误差。而刘建华和李志远等人的研究则为热源模型的发展贡献了宝贵的经验。 这篇论文通过创新的热源模型设计，促进了激光深熔焊数值模拟的准确性，为工程技术和焊接领域的研究提供了有价值的理论支持。