申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2021-04-16

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113297719B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G16C60/00;G01N21/39;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2021.09.10#实质审查的生效;2021.08.24#公开

摘要：本发明涉及一种金属材料实际表面激光吸收率数值计算方法，本发明对固有吸收率以Drude模型为基础，考虑实际材料属性随温度变化，并根据具体合金组织结构特征进行修正。随后，依据分形理论以及Weierstrass‑Mandelbrot随机分形函数，结合对实际表面的取样观测结果，建立反映实际表面微观特征的分形轮廓线。基于微观粗糙表面光线多次吸收的原理，统计每条入射光线反射次数，计算每一束入射光线的实际吸收率并取平均，得到实际表面激光吸收率随温度变化曲线。本发明具有较高的普适性，能够准确反映实际表面对激光的吸收率，提高金属激光加工数值模拟准确性，为实际工程和科学研究起到预测和指导作用。

主权项：1.一种金属材料实际表面激光吸收率数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，根据金属材料的固有吸收率，计算得到修正的固有吸收率随温度变化曲线；步骤S2，根据金属材料的表面特征，统计所述金属材料的对入射激光的光线吸收模式；步骤S3，将所述光线吸收模式的统计结果代入所述固有吸收率随温度变化曲线，得到所述金属材料的固态粗糙表面实际吸收率随温度变化曲线；所述步骤S2进一步包括：步骤S21，构建反映所述金属材料的实际表面微观特征的分形轮廓线；步骤S22，将激光简化成功率分布均等、间距均等的平行离散线性光源垂直入射在所述分形轮廓线的表面结构上；步骤S23，基于微观粗糙表面光线多次吸收的原理，通过光线反射定律统计每条入射光线反射次数，并分情况统计光线吸收模式；所述步骤S21中分形轮廓线的构建基于一维Weierstrass-Mandelbrot分形函数，其表达式为： 其中，γn是控制表面粗糙度的频率密度，γ是粗糙表面的典型值，n是波数，γn1＝1L，L是被测表面的长度；D、G为分形参数，由提取的实际轮廓线计算得出；所述步骤S23中统计光线吸收模式包括单次反射的情况、无限次反射的情况或多次反射的情况；在单次反射的情况下材料对激光仅有一次吸收；在无限次反射的情况下光线经若干次反射-吸收过程，最终被完全吸收；在多次反射的情况下金属材料表面对光线进行有限次吸收。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京工业大学 一种金属材料实际表面激光吸收率数值计算方法

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