Применение метода конечных элементов и искусственных нейронных сетей для определения параметров лазерной обработки стали 12Х18Н9Т

Abstract

С помощью метода конечных элементов и искусственных нейронных сетей выполнено моделирование температурных полей, формируемых лазерными пучками круглого и кольцевого сечения на разной глубине при обработке стали 12Х18Н9Т. В программе конечно-элементного анализа ANSYS было осуществлено формирование обучающих массивов данных и массивов данных для тестирования нейронных сетей. Проведена верификация конечно-элементной модели на основании экспериментальных данных, полученных с использованием импульсного YAG:Nd +3-лазера, работающего в режиме свободной генерации и тепловизора ИТ-3СМ. Изучено влияние параметров нейросетевого моделирования на точность определения температур в зоне лазерной обработки стали 12Х18Н9Т. Установлены параметры нейронных сетей, обеспечивающие приемлемые результаты при прогнозировании температур в зоне лазерной обработки круглыми и кольцевыми пучками стали 12Х18Н9Т. Полученные результаты могут быть использованы при определении технологических параметров процессов импульсной лазерной сварки, наплавки и термообработки металлов пучками круглого и кольцевого сечения.

Мodeling of the temperature fields formed by laser bunches of round and ring section at a different depth when processing steel 12X18H9T is executed by means of finite element method and artificial neural networks. In the ANSYS finite element analysis program, training data arrays and data arrays were formed for testing neural networks. Verification of the finite element model was carried out on the basis of experimental data obtained using a pulsed YAG:Nd+3-laser operating in free generation mode and a thermal imager IT-3SM. Influence of parameters of neural network modeling on the accuracy of determination of temperatures in a zone of laser processing of steel 12X18H9T is studied. The parameters of neural networks providing acceptable results when forecasting temperatures in a zone of laser processing with round and ring bunches of steel 12X18H9T are set. Obtained results can be used in determination of technological parameters of processes of pulse laser welding, surfacing and heat treatment of metals with beams of round and circular section.