双椭球热源模型热流分布参数取值的误差分析.pdfVIP

双椭球热源模型热流分布参数取值的误差分析 1,2 1 1 1 郑振太 ， 单平 ， 胡绳荪 ， 罗震 （1．天津大学 材料科学与工程学院，天津 300072 ； 2 ．河北工业大学 材料科学与工程学院，天津 300130 ） Email：zzt_00@ 摘要：为了分析双椭球热源模型在取不同的热流分布参数值时的最大热流密度误差，从标准的Goldak双椭 球热源模型出发，推导出了双椭球热源模型的一般表达式。在此基础上，对最大热流密度进行了误差分析。 结果表明，为了保证焊接数值模拟结果的准确性，双椭球热源模型的热流分布参数不宜取小于5 的值。 关键词：双椭球热源模型；数值模拟；热流分布参数；最大热流密度 中图分类号：TG402 文献标识码：A 0 序 言 每层焊接时的热流分布条件的不同，应采用不同的 热源模型参数，即宜采用动态热源模型。 根据目前焊接工作者的实践和共识，所谓的焊 目前，Goldak 的双椭球热源模型在焊接数值模 接热源模型，可以认为是对作用于焊件上的、在时 拟中得到大量应用。由于多层多道焊需采用不同的 间域和空间域上的热输入分布特点的一种数学表 热源模型参数，因此下面将在推导双椭球热源模型 达。目前为止，用于焊接数值分析中的所有焊接热 一般式的基础上，对不同热流分布参数的取值进行 源模型大都不随时间而发生变化，也就是在焊接进 误差分析，以便指导热流分布参数的具体取值。 行过程中认为热源模型是不发生变化的，即是静态 热源模型。而动态热源模型是随着焊接的进行热输 1 双椭球热源模型的一般式 入是发生变化的。例如，在短路过渡CO2气体保护焊 中，电弧有熄灭的过程。此熄灭过程的热流密度分 1．1 标准的 Goldak 模型 布显然不同于电弧的热流密度分布特点。如果根据 标准的Goldak双椭球热源模型如图 1 所示。可 短路过渡CO2气体保护焊这种“短路”的实际工程特 见，是由前后 2 个四分之一的椭球组成，具体的数 [2] 点而建立一个电弧和熔滴热源交替作用的热源模型 学表达式为 ： 则显然是一种动态热源模型。 模型前半部分椭球的体热流密度分布为： 建立一个静态热源模型需要两个要素，即“以 6 3 f q 2 2 2 f 0 3x 3y 3z q x y z =− − − ( , , )