使用Goldak半椭球热源模型对金属增材制造中的熔池几何形状进行建模：一种数据驱动的计算方法

该基于Goldak半椭球热源模型的解析解，捕捉了半无限体内由半椭球功率密度移动热源引起的动态温度演变。它通过在整个椭球体积上积分瞬时点热源来处理对流-扩散传热方程。该模型的精度通过预测的瞬态温度与平板堆焊试样的经验数据之间的出色匹配得到验证，增强了其准确预测激光金属增材制造（AM）操作过程中过程温度曲线的能力。该模型使用Python开发，提供从设置到边界条件的定制化计算，以适应强热梯度下材料属性的变化。它考虑了热物理材料属性的温度依赖性以及增材制造工艺参数，并考虑了显著的温度梯度和传热机制的变化。该模型还通过调整热容来包含熔化或凝固的相变，以准确反映这些转变。此外，它还考虑了可变激光功率、扫描速度以及每个扫描路径段的时间安排的影响，并承认连续层之间的热相互作用及其对传热的影响。这个全面的解析模型已准备好用于包括热应力分析、微观结构建模和增材制造过程模拟在内的应用，以预测残余应力和变形。