[发明专利]一种焊接熔池及焊缝成型模拟方法、存储装置及移动终端

说明书

本发明涉及一种焊接熔池及焊缝成型模拟方法、存储装置及移动终端，包括A、通过高斯热源模型原理模拟焊枪的热源模型；B、用热传导方程模拟焊件的导热以及与空气的对流换热；C、用二维波动方程进行模拟焊池波动；D、温度下降到焊件熔点以下后，熔池凝固形成焊缝，采用上述方案，运用二维热传导方程以及结合二维波动方程，较逼真地实时模拟出液态熔池，能够提供实时的液态熔池模拟，使焊工能够在虚拟环境中，看到液态熔池的成型，与实际情况完全吻合，切实提升焊接培训的效果。

技术领域

本发明涉及计算机图形学和焊接仿真领域，尤其涉及一种焊接熔池及焊缝成型模拟方法、存储装置及移动终端。

背景技术

焊工训练的时候，关注熔池的形态，并同时根据熔池的形态来调整焊接姿势。目前应用在焊接培训系统中的熔池成型模拟的技术大部分采用固体模型进行切分网格，从而仿真获得熔池形态，这种形态与实际中呈液态的熔池不符。

熔池的形貌跟焊缝的形貌以及焊接的质量直接相关，有经验的焊工，能够通过熔池的形貌来判断焊接的好坏，焊工可以通过调整焊枪的姿势获得较好形态的熔池，进而获得成型较好的焊缝。而目前用于焊工培训的各虚拟系统中，因为仅获得固态熔池，与实际工作场景不符，无法培养焊工判断识别熔池并据此作出相应姿势调整的能力，达不到最优效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种焊接熔池及焊缝成型模拟方法、存储装置及移动终端，以解决现有技术存在的上述缺陷中的至少一种。

为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种焊接熔池及焊缝成型模拟方法，其特征在于，所述焊接熔池及焊缝成型模拟方法包括以下步骤：

A、通过高斯热源模型原理模拟焊枪的热源模型；

B、用热传导方程模拟焊件的导热以及与空气的对流换热；

C、用二维波动方程进行模拟焊池波动；

D、通过上述模型进行动态观察，最终焊池凝固成焊缝。

优选为，所述步骤A具体为：将焊件和焊缝模拟成整体的网格，分为焊接区域和非焊接区域，焊接区域将会映射到一个纹理空间，将模拟用到的数据都保存到2D纹理里面。

优选为，所述步骤B具体为：计算焊件的热量分布，将热量值保存到2D纹理，用二维热传导方程进行模拟。

优选为，所述步骤C具体为：温度超过焊件熔点时形成熔池，通过二维波动方程进行模拟，另外高温使得焊件融化，对焊接区域高度图不断进行高斯模糊，最后冷却形成焊缝，将熔池液面波动图的数据复制到焊接区域高度图里。

优选为，所述步骤D具体为：得到焊接区域高度图和焊接区域法线图后，将它们映射到网格模型的焊接区域，同时计算顶点位移和光照即可。

优选为，所述步骤B中的热传导方程具体如下：

二维热传导方程：

三维热传导方程：

其中：

T温度

k介质导热系数；c介质比热；ρ介质密度

F产生或失去的热量,跟边界条件有关。F＝0时，说明介质是绝热的。

优选为，所述C中的波动方程具体如下：

其中：

c是波速

u是粘滞系数

h是波高度。