[發明專利]一種納米核殼粒子溫度場的預測方法及系統

在審

• 申請號: 201711246683.9
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108038288A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 鄭海忠;周培峰;王麗
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開了一種納米核殼粒子溫度場的預測方法及系統。方法包括：首先，根據熔池的實際尺寸，建立熔池的實體模型；并基于所述熔池的實體模型，建立修正系數和能量密度的關系曲線；然后，根據所述修正系數和能量密度的關系曲線確定給定能量密度的激光對應的修正系數；并采用所述修正系數對給定能量密度的激光的熱源模型進行修正，得到修正后的熱源模型；最后根據所述修正后的熱源模型對所述實體模型施加熱源并求解，獲得納米核殼粒子溫度場，提高了納米核殼粒子的溫度場預測的精度。

技術領域

本發明涉及溫度場模擬領域，特別涉及一種納米核殼粒子溫度場的預測方法及系統。

背景技術

熱障涂層(TBC)因為其優越的隔熱、抗腐蝕、抗熱震性等性能被廣泛應用于航空航天、冶金、化工等高溫零部件的防護領域。針對YSZ熱障涂層使用過程中產生裂紋及其與基體結合不勞的問題，激光熔覆納米YSZ@Ni核殼粒子是解決這一問題的有效途徑。激光熔覆過程急冷急熱并且伴隨著復雜的物相變化，涂層質量的好壞與熔覆過程中的熔凝行為密切相關，其中溫度場的變化直接影響著激光熔覆后的微觀凝固組織，因此對激光熔覆過程溫度場的研究至關重要。利用紅外測溫儀和熱電偶都很難全面測量出激光熔覆過程的溫度變化情況，因此利用有限元求解溫度場的方法已成為求解激光熔覆過程溫度場的一種有效手段。其中運用較廣泛的就是采用ANSYS模擬激光熔覆過程中的溫度場，對于一般的金屬熔覆粉末可以較準確的模擬出激光熔覆過程中的溫度場。但是YSZ@Ni納米核殼粒子中YSZ熱導率小，在激光熔覆過程中會造成能量高度集中，熔池溫度過高，材料氣化、燒損嚴重的情況。在激光熔覆溫度場的模擬中假設材料不存在氣化燒損現象，這樣就會使激光熔覆YSZ@Ni的溫度場模擬結果失真，無法實現YSZ@Ni納米核殼粒子的溫度場的準確模擬。

發明內容

本發明的目的是，為了提高納米核殼粒子的溫度場預測精度，提供一種納米核殼粒子溫度場的預測方法及系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種納米核殼粒子溫度場的預測方法，所述預測方法包括如下步驟：

根據熔池的實際尺寸，建立熔池的實體模型；

基于所述熔池的實體模型，建立修正系數和能量密度的關系曲線；

根據所述修正系數和能量密度的關系曲線確定給定能量密度的激光對應的修正系數；

采用所述修正系數對給定能量密度的激光的熱源模型進行修正，得到修正后的熱源模型；

根據所述修正后的熱源模型對所述實體模型施加熱源并求解，獲得納米核殼粒子溫度場。

可選的，根據所述熔池的實體模型，建立修正系數和能量密度的關系曲線，具體包括：

對所述熔池的實體模型，根據熱源模型施加不同能量密度的熱源并求解，獲得不同能量密度的熱源的納米核殼粒子溫度場；

根據不同能量密度的熱源的納米核殼粒子溫度場，確定每個能量密度的激光所對應的熔池的模擬尺寸；

分別給不同能量密度的熱源模型重復施加對應的修正系數，使每個修正后的熱源模型的能量密度所對應的熔池的模擬尺寸與實際尺寸的誤差值在誤差閾值范圍內，獲取每個能量密度對應的修正系數；

根據每個能量密度對應的修正系數建立能量密度與修正系數的關系曲線。

可選的，所述能量密度用單位激光能量密度表示，具體為：