激光切割陶瓷加工过程的数值模拟研究

论文摘要

激光与材料的相互作用一直是备受人们关注的问题。从工业上的激光热处理技术,到军事上的激光破坏机理研究,均与之密切相关,它在激光加工应用等领域中的诱人前景,激励着这方面的研究工作不断前进。笔者利用有限元理论,对不同模式激光加热Al2O3陶瓷的热传导过程及热应力分布进行了数值模拟,得到了Al2O3陶瓷的温度场和热应力场分布。根据热传导方程和热应力方程,建立了不同模式的激光辐照下中瞬态温度场和热应力场的物理模型。模拟计算了Al2O3陶瓷在不同模式激光照射下的温度场。数值模拟结果表明:吸收的激光能量主要分布在光斑半径以内,因此随着加热时间增加形成的径向温度梯度也越大;陶瓷内部沿轴向不同深度各点的温度随时间增长曲线在加热初始阶段均为S型。笔者的研究结果可为激光切割陶瓷加工过程的数值模拟研究提供参考。

论文目录

• 前言
• 1 激光辐照材料的温度场理论
•   1.1 热导方程与定解条件的理论公式
•   1.2 激光辐照固体材料的理论模型
• 2 激光辐照材料的应力场理论
•   2.1 平衡微分方程
•   2.2 几何方程
•   2.3 物理方程
•   2.4 热弹性方程[20]
•   2.5 控制方程、初始条件、边界条件[21]
•     2.5.1 控制方程
•     2.5.2 初始条件[23]
•     2.5.3 边界条件
• 3 不同模式的激光辐照材料的温度场分析
•   3.1 高斯激光的温度场分析
•     3.1.1 热传导模型
•     3.1.2 计算结果温度场分布图及分析
•   3.2 帽顶形激光的温度场分析
•     3.2.1 帽顶形激光的载人
•     3.2.2 计算结果、温度分布图及分析
•   3.3 两种模式的激光产生的温度场的比较
•     3.3.1 径向上的温度比较
•     3.3.2 轴向上的温度比较
• 4 激光辐照材料的应力场分析
•   4.1 模型创建、载入激光
•   4.2 计算应力结果及分析
• 5 结论与展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 赵婧

关键词: 激光加工,陶瓷,数值分析,温度场,热应力场

来源: 陶瓷 2019年11期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

专业: 数学,无机化工

单位: 榆林市瀚霆化工技术开发有限公司

分类号: TQ174.758.11;O242

DOI: 10.19397/j.cnki.ceramics.2019.11.004

页码: 25-34

总页数: 10

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