激光深熔焊小孔动态模拟：三维数值分析

"该资源是一篇2015年的工程技术论文，主要研究激光深熔焊中熔池和小孔的动态行为。通过采用Particle Level Set方法和光线追踪法的有限差分模型，模拟了激光在小孔内的能量吸收，建立了三维数值模型，以探讨30CrMnSiA钢激光焊接过程中的小孔动态演变和熔池行为。" 这篇论文关注的是激光深熔焊接技术，这是一种高精度、高效率的焊接方法。在激光深熔焊过程中，小孔的形成和动态变化是决定焊接质量和稳定性的关键因素。论文中提到的小孔是指激光照射下金属局部熔化并蒸发形成的空腔，它对焊接过程的热量吸收和能量传递起着重要作用。 作者采用了Particle Level Set方法，这是一种用于追踪自由表面变形的计算方法，能够精确描述熔池边界的变化。同时，结合有限差分模型的光线追踪法，可以更准确地模拟激光在小孔内的能量分布和吸收情况。模型中考虑了多种物理因素，如菲涅耳吸收（光在材料表面的吸收）、蒸发潜热（物质由液态变为气态所吸收的热量）、凝固/熔化潜热（固体转变为液体或反之所需热量）以及熔池内部液态金属的耦合对流传热。此外，还考虑了力学因素，包括反冲压力（熔融金属受激光照射后的反作用力）、表面张力（液体表面自然趋向最小表面积的力）和热毛细力（由温度梯度引起的表面张力变化）。 通过对30CrMnSiA钢的激光焊接进行数值模拟，论文得出了小孔动态演变的三个阶段：线性增长阶段、振荡增长阶段和高频振荡阶段。每个阶段小孔的形态和能量分布都有所不同，这些变化可能导致焊接不稳定性及缺陷的产生。小孔的振荡是焊接过程中的重要现象，它直接影响焊接的质量和可能产生的缺陷。 关键词涵盖了激光深熔焊的核心概念，如光线追踪法（用于模拟激光能量传输）、小孔稳定性（焊接过程的关键因素）以及数值模拟（用于研究这些复杂现象的工具）。这篇论文的贡献在于提供了对激光深熔焊中动态行为的深入理解，对于优化焊接工艺和减少缺陷具有重要的理论指导意义。 这篇论文深入探讨了激光深熔焊接过程中熔池和小孔的动态行为，利用先进的计算方法揭示了影响焊接质量的关键因素，对于理解和改进激光焊接技术具有重要价值。