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摘要：本发明公开了一种双光束激光粉末床熔融模拟仿真方法，包括步骤一：建立双光束激光粉末床熔融打印过程模型；步骤二：根据步骤一建立的模型，控制激光运动，并计算、监测激光能量的吸收情况；步骤三：根据步骤一建立的模型，计算、监测构件温度场、流场的瞬态特征及空间分布；步骤四：根据步骤一建立的模型，计算、监测熔池和沉积道的瞬态特征及空间分布。利用本发明的模拟仿真方法，可以对多激光束粉末床熔融过程进行虚拟打印及工艺过程优化，有望为多激光束粉末床熔融打印成形与质量控制提供技术依据。

主权项：1.一种双光束激光粉末床熔融模拟仿真方法，其特征在于，包括：步骤一：建立双光束激光粉末床熔融打印过程模型；所述步骤一具体为：耦合求解连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和VOF相方程，其中连续性方程和动量守恒方程： 上式中，为流速，ρ为密度，μ为动态粘度，P为压力,为重力加速度，为网格单元体心的位置矢量，为流体流动时所受到的力，分别是马兰戈尼力、蒸汽反冲压力、表面张力以及糊状区域阻尼力，具体表述如下: 上式中为表面张力温度系数，T为温度，为单位法向矢量，ρ1和ρ2分别为固态金属与气体的密度，为界面项，引入该变量是为了将界面力转换为体积力，P0为压力，Hv为汽化潜热，M为摩尔质量，Tb为金属材料沸点，R为气体常数，γ为金属的表面张力系数，k为金属气体界面的曲率，Kc为渗透系数为渗透系数，f为熔融金属的体积分数，为避免温度接近固相温度时零作为除数而引入一个极小值e0，fl由以下方程给出： 上式7中Tl和Ts分别是材料液相线温度和固相线温度，能量守恒方程： Qh＝Qh1+Qh29上式中Cp为比热容,Qh1与Qh2定义为1号激光与2号激光的热源，两束激光作用在金属球体粉末顶表面，Qh为两束激光热输入，QI是两束激光在打印过程中辐射、对流和蒸发造成的热损失，即： 上式中辐射热损失、对流热损失、蒸发热损失分别表示为： qc＝-hcT-Tref12 上式中σb为Stefan-Boltzmann常数，ε是发射率，hc是对流传热系数，Tref为环境温度，源项SLatent用于计算固液相转变过程中与潜热有关的能量变化,由下式定义:SLatent＝SpT+Sc14 其中Hf为相变潜热，fl'为前一时间步的迭代值，温度相关的液态金属体积分数函数F及F-1定义为： F-1＝fTl-Ts+Ts18制造过程中金属材料气液界面会随时间和空间的变化而变化，求解VOF相方程计算自由界面的动态形貌： 定义α为金属相的体积分数，若α＝1,则此处内部为金属区域，若α＝0,则单元内部为气体区域，若0α1即为气体与金属混合区域，在金属气体界面上，热物性参数由加权函数给出：ρ＝αρ11-αρ220k＝αk1+1-αk221Cp＝αCp1+1-αCp222μ＝αμ1+1-αμ223其中k1和k2分别为金属与气体的热导率，Cp1和Cp2分别为金属与气体的比热容，μ1和μ2分别为金属与气体的粘度；步骤二：根据步骤一建立的模型，控制激光运动，并计算、监测激光能量的吸收情况；所述步骤二具体为：两个激光束相互靠近，直到相遇，之后这两束激光束继续沿各自的扫描方向移动，采用射线追踪法计算激光束的实时能量吸收与反射情况，射线追踪法将式9中的两束激光热源分别离散为若干个子光束，即射线，变量包括射线的初始坐标功率Pi、方向向量和反射频率fi，射线的初始坐标满足： 上式24中x0和y0分别为各光束中心的x,y坐标，zi初始化为计算域的z方向最大坐标，激光功率初始化为： 其中f为能量分布分数，激光束的初始方向为竖直向下，因此激光射线的方向向量先定义为0,0,-1，为单位向量，反射频率fi初始化为0，激光照射到粉体表面，会发生相应的变化，任意表面网格与射线之间的垂直距离为： 其中即射线坐标指向某单元格坐标的向量，其中xm,ym,zm为任意表面单元格的坐标，与入射射线的角度θ1为： 当某入射激光射线照射金属某表面位置时，其部分功率被粉体吸收，其余被反射，被反射的射线向量更新为反射射线的方向： 反射射线的频率： 反射射线的功率： 其中，为界面法向量，ξR为自由表面的反射率，其依赖于入射射线和表面法向量之间的角度θ2，即： 上式中，nR和kR分别表示金属材料在激光能量吸收过程中光线折射率的实部和虚部，相应的表面网格的热源为： 各束激光吸收率定义为吸收功率与总光束功率的比值，即： 其中，A为激光吸收率，qlaser,m为第m个单元的计算热源，Ncell为数值网格的总数，Pi为第i条激光的功率，Nlaser为激光束的总数；步骤三：根据步骤一建立的模型及步骤二对激光运动的控制与激光能量吸收情况计算结果，进一步计算、监测构件温度场、流场的瞬态特征及空间分布；步骤四：根据步骤一至步骤三双光束激光粉末床熔融过程建模、激光能量吸收率与温度场、流场模拟结果，进一步计算、监测熔池和沉积道的瞬态特征及空间分布。

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