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摘要：本发明提供了一种负压电弧焊接磁场参数阈值的确定方法，包括：由纳维‑斯托克斯方程、传热方程和麦克斯韦电磁方程构成控制方程；建立几何模型，网格划分；设置材料参数；设置初始条件、边界条件；参数化扫描，设置求解器；收集负压阈值数据、拟合负压阈值函数；通过上述步骤，通过对不同条件下的负压阈值进行数值模拟计算，再对计算出的负压阈值数据进行拟合，得出确定负压电弧焊接磁场参数阈值的方程，可以更准确地预测负压电弧发生的焊接阈值条件，可为负压电弧焊技术提供指导；解决常规正压电弧薄壁堆焊、薄壁增材制造、倾斜焊接过程中熔池在重力、电弧正压力和等离子流力导致的熔池熔体流淌与失稳行为。

主权项：1.一种负压电弧焊接磁场参数阈值的确定方法，其特征在于：先建立负压电弧数学模型，对不同条件下的负压阈值进行计算，再对计算出的负压阈值数据进行拟合，得出确定负压电弧焊接磁场参数阈值的方程；具体包括以下步骤：步骤1：建立控制方程：控制方程由纳维-斯托克斯方程、传热方程和麦克斯韦电磁方程构成：根据质量守恒方程和动量守恒方程确定电弧等离子体的速度和压力分布： 其中，ρ为密度；v为速度矢量；P为压力；μ为粘度；I为单位矩阵；F为动量源项；根据能量守恒方程求解电弧温度T： 其中，k为热传导系数；T为温度；Cp为比热容；Q为能量守恒方程源项；根据电流连续性方程和欧姆定律计算电势和磁矢势分布： 其中，V为电势，A为磁矢势，σ为电导率；根据V和A求得电流密度J、电场E磁感应强度B： 其中，J为电流密度，E为电场，B为磁感应强度；电弧能量源项由焦耳热、电子焓传递和电弧辐射损失三个部分组成： 其中，KB是玻尔兹曼常数；e是电子电荷；T为电弧形态的温度场；Q是热量源项；Qrad为电弧辐射损失；根据电弧自感应磁场强度B、电流密度J以及动量守恒方程，求解动量守恒方程中的动量源项：F＝J×B10步骤2：建立几何模型，网格划分：对空心钨极电弧和实心钨极电弧进行几何模型建立，再对模型进行有选择性的网格划分；步骤3：设置材料参数：对几何模型当中各部分区域进行材料参数有选择的设置；步骤4：设置初始条件、边界条件：由边界热通量、阴极边界、阳极边界、压力、电流密度和电势和加载体积力J*B+B0两部分构成；边界条件如下：1实心电流密度输入： 2空心钨极的电流密度： 3保护气体流速： I为焊接电流，Q为保护气流量，Rn为保护气入口半径，Rw为钨极半径，Ri为空心腔内径，r为保护气体入口到中心的距离；4阴极具体公式如下： Je＝Jr[|J·n|-Jr0]+|J·n|[|J·n|-Jr0]15Ji＝|J·n|-Je16 5阳极具体公式如下： 其中，|Ji|Vi是阴极离子热，是起冷却作用电子热；为表面功函数；Vi是氩气的电离势；Ar是理查森常数，是阴极有效功函数，e是基本电荷，kb是玻尔兹曼常数；6通过改变动量源项的方式添加外加电磁力：F＝J×B+B019其中，B0为外加纵向磁场的磁感应强度；步骤5：参数化扫描，设置求解器：根据上述步骤，进行计算求解，验证计算结果是否与相同条件下的实验结果相符合，若符合，进行下一步骤；反之，重新回到步骤2，调整模型或边界条件，重新进行建模和数值模拟计算的循环过程，直至计算结果与相同条件下的实验结果相符合，完成模型准确性验证；步骤6：固定模型和求解方法，参数化批量计算获得其它多种条件下的负压焊接参数阈值，处理负压焊接阈值数据，确定负压焊接阈值函数：对不同条件下的多组负压焊接阈值数据进行拟合，得出负压电弧焊接纵向磁场参数阈值的函数方程。

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百度查询： 上海工程技术大学 一种负压电弧焊接磁场参数阈值的确定方法