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Simulation of inverse heat conduction problems in fusion welding with extended analytical heat source models

Frontiers of Materials Science 2011年第2期5卷 119-125页

作者： V. A. KARKHIN A. PITTNER C. SCHWENK M. RETHMEIER St. Petersburg State Polytechnical University St. Petersburg 195251 Russia Federal Institute for Materials Research and Testing （BAM） Berlin Germany

The paper presents bounded volume heat sources and the corresponding functional-analytical expressions for the temperature field. The power density distributions considered here are normal, exponential and parabolic. The sources model real heat sources like the welding arc, laser beam, electron beam, etc., the convection in the weld pool as well as the latent heat due to fusion and solidification. The parameters of the heat source models are unknown a priori and have to be evaluated by solving an inverse heat conduction problem. The functional-analytical technique for calculating 3D temperature fields in butt welding is developed. The proposed technique makes it possible to reduce considerably the total time for data input and solution. It is demonstrated with an example of laser beam welding of steel plates.

关键词： laser beam welding volume heat source functional-analytical solution inverse modelling

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