(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210819398.6 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 常熟理工学院 地址 215500 江苏省苏州市 常熟市南 三环 路99号 (72)发明人 钱龙根　朱宇　邹庆乐　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 邹伟红 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种激光焊缝形貌预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种激光焊缝形貌预测方法， 针对已有激光焊缝形貌预测方法中存在的数据 和场景依赖性问题， 本发明从经典物理学理论出 发， 提出了一种普适的激光焊缝形貌预测方法， 从而实现对不同焊接设备、 焊接材料及焊接结构 下的焊缝形貌的准确预测。 首先， 输出初始时刻 的焊缝形貌函数和焊接参数； 其次， 基于经典物 理学理论求解下一时刻的焊缝形貌函数； 进而， 提取下一时刻 的焊缝形貌并输出下一时刻 的焊 缝形貌特征。 与现有焊缝形貌预测方法相比， 本 发明具有较好的普适性， 算法简单容易实施， 计 算效率高， 数值稳定性和鲁棒 性较好。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 115048882 A 2022.09.13 CN 115048882 A 1.一种激光焊缝 形貌预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1,输入初始时刻的焊缝 形貌函数Hn： 其中， 公式(1)中， Δxmin为最小网格尺寸， φn为初始时刻工件截面内各点到焊缝的距 离， tanh为双曲正切函数； S2,确定初始时刻的焊接参数， 各焊接参数表达如下： S3,获取下一时刻的焊缝 形貌函数Hn+1， 获取过程如下： S3.1,计算初始时刻的动量源Sn： 其中， 分别代表 由惯性、 表面力和体积力引起的动量源， 为梯度算子， 为散度算子， 上标T代表矩阵转置， un、 Tn、 α 、 Tenv、 σ 为步骤S 2中列举的初始时刻的焊接参数， g 为重力加速度常数， ρ 、 μ分别为气液混合相的密度和粘度， n 为气液界面法向量； S3.2,计算对流后的速度u*： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115048882 A 2其中， Δt为计算时间步长， un为步骤S2中列举的初始时刻的焊接参数； S3.3,计算下一时刻的压力pn+1： 其中， 为材料蒸发时的质量 流率； S3.4,计算下一时刻的速度un+1： S3.5,计算初始时刻的能量源Qn： 其中， e为自然对数， Tn、 Lvap、 Cliq、 Cvap、 Tsat、 I、 r0为步骤S2中列举的初始时刻的焊接参 数， r为计算 域内各点到 激光光斑中心的距离， C和k分别为气液混合相的比热容和热导 率； S3.6,计算下一时刻的温度Tn+1： S3.7,计算下一时刻的焊缝 形貌函数Hn+1： S4,绘制下一时刻焊缝 形貌函数Hn+1的分布云图； S5,提取下一时刻的焊缝 形貌； S6,输出下一时刻的焊缝 形貌特征。 2.如权利 要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S3.1中， ρ、 μ分别为气液混合相的密度和 粘度， 根据公式(2 ‑1)获得： 其中， ρliq、 ρvap、 μliq、 μvap为步骤S2中列举的初始时刻的焊接参数； n为气液界面法向量， 根据公式(2 ‑2)获得： 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S3.3中， 为材料蒸发时的质量流率， 根 据公式(4 ‑1)获得： 其中， Tn、 kvap、 kliq、 Lvap为步骤S2中列举的初始时刻的焊接参数， n 为气液界面法向量。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115048882 A 3