空心激光辐照硅材料产生应力场的数值模拟与分析

研究并建立了长脉冲空心激光与硅材料相互作用产生应力场的数学物理模型,采用基于有限元法的多物理场仿真软件Comsol对模型进行了数值求解,得到了硅材料表面应力场的空间与时间分布曲线,分析总结了长脉冲空心激光辐照下硅材料表面应力场的变化特征与规律。实验结果可为深入揭示空心激光与硅材料相互作用机理奠定一定理论基础,也可为激光加工及激光损伤研究提供一定理论参考。     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

激光辐照旋转飞行靶温度场数值模拟

以激光辐照旋转飞行靶为研究背景,考虑激光的大气传输,以及激光辐照面积和功率密度分布随靶目标旋转和飞行的变化,建立激光辐照热传导模型;利用有限容积法,得到靶目标三维温度场的数值解;分析目标旋转速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明：靶目标旋转速率越大,靶表面最高温度值越小,热量越不容易集中,越不利于炸药的热起爆。     

切向气流下激光辐照温度场数值模拟

以圆柱形金属/炸药结构为对象,考虑存在切向气流的情形,数值模拟激光辐照温度场分布。通过有限元的方法,得到温度场的数值模拟结果,分析气流速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明：切向气流对激光辐照过程有冷却作用,气流速率越大,冷却效果越明显,对应炸药点温度越低,越不利于炸药的热起爆。     

丁字接头的温度场和应力场的有限元模拟

利用有限元分析软件，通过合理的简化丁字接头焊件，建立有限元分析模型，并进行了相应的网格化。模拟了焊接过程中丁字接头的温度场和残余应力，并将残余应力的模拟值和经验值进行了比较，证明该方法是一种经济而有效的焊接残余应力预测方法，可为制定焊接工艺以及控制残余应力提供一定的指导。     

基于ANSYS软件焊接温度场应力场模拟研究

阐述了如何运用有限元软件ANSYS对焊接温度场、应力场进行数值模拟计算,指出在计算过程中要注意的环节,并对平板堆焊问题进行实例计算.总结出模拟计算中的难点问题和未来的研究发展方向.     

选择性激光烧结过程温度场数值模拟

目的 研究激光烧结过程的温度场,分析在选定烧结参数下的烧结深度及烧结宽度。方法 分析烧结过程及热物性之间的变化,建立合理的有限元模型,编制相应的程序对其温度场进行模拟;由温度值确定其 结深及 度,并用实测温度验证了计算结果。结果 模拟结果与实测结果相差甚小。结论 可用数值模拟方法进行工艺参数选择。     

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型，采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布，模拟了一个平板试验件激光再制造过程，其计算结果与文献提供数据比较误差较小，可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数．     

激光辐照介质温度场的数值模拟

利用有限元程序模拟激光辐照介质的温度分布,计算中用随温度变化的焓处理相变问题.在激光功率P=2 000 W时,取光斑半径r0分别为0.01 m和0.012 m,辐照时间t=3 s,介质厚度h=0.06 m,分别就考虑热力耦合效应和解耦计算得到的介质升温进行了讨论:r0=0.01 m时介质背光面升温耦合计算比解耦计算提高了10.54℃;r0=0.012 m时介质背光面升温耦合计算比解耦计算提高了1.31℃.指出在激光功率密度较高时,热力耦合效应对介质升温的影响较为明显.计算结果表明,介质熔融相变要消耗一部分激光能量,停止激光辐照后介质继续发生热传导,从而对介质升温有利.     

选择性激光烧结过程温度场数值模拟

目的　研究激光烧结过程的温度场 ,分析在选定烧结参数下的烧结深度及烧结宽度 .方法　分析烧结过程及热物性参数之间的变化关系 ,建立合理的有限元模型 ,编制相应的程序对其温度场进行模拟 ;由温度值确定其烧结深度及宽度 ,并用实测温度验证了计算结果 .结果　模拟结果与实测结果相差甚小 .结论可用数值模拟方法进行工艺参数选择     

超宽空心桥墩寒潮作用下温度应力分析

采用三维瞬态热-结构耦合场方法,利用通用分析软件ANSYS对兰渝铁路兰州枢纽大砂坪特大桥四线空心桥墩在寒潮作用下的温度场、温度应力进行了仿真.通过对加纵向肋板和无纵向肋板两种模型计算的分析比较,结果表明超宽空心高墩在寒潮作用下环向、竖向温度应力值较大,应在设计中引起足够重视,而是否加设纵向肋板对温度应力的影响较小.     

到靶激光辐照氧化铝的温度分布特性研究

在激光的传播过程中,由于受到传输环境影响,可能导致到靶激光的波前畸变和波前破碎等现象,致使实际的到靶光斑产生时空分布的变化。利用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了毫秒脉冲激光与氧化铝相互作用的数值仿真模型,对比分析了氧化铝分别在实际到靶激光和理想高斯激光作用下的温度分布差异。研究表明,由于实际到靶激光与理想高斯激光能量梯度差距较大,使得在与氧化铝相互作用时产生的温度分布也表现出明显差异,在分析实际到靶激光时,实际到靶激光的能量梯度越大,其产生的温度场与其能量空间分布差异也更明显。因此,在实际应用中,不能单纯的把入射激光都理想化为标准光斑。研究结果在提高长距离传输的激光加工质量的应用方面具有指导意义。     

Numerical Simulation of Multi-track and Multi-layer Temperature Field on Laser Direct Metal Shaping

To improve the mechanical properties of the parts fabricated by Laser Direct Metal Shaping(LDMS),it is of great significance to understand the distribution regularities of transient temperature field during LDMS process.Based on the“el- ement birth and death”technique of finite element method,a three-dimensional multi-track and multi-layer model for the transient temperature field analysis of LDMS is developed by ANSYS Parametric Design Language(APDL)for the first time.In the fab- ricated modal,X-direction parallel reciprocating scanning paths is introduced.Using the same process parameters,the simulation results show good agreement with the microstructure features of samples which fabricated by LDMS.     

Numerical Simulation of Multi-track and Multi-layer Temperature Field on Laser Direct Metal Shaping

To improve the mechanical properties of the parts fabricated by Laser Direct Metal Shaping (LDMS), it is of great significance to understand the distribution regularities of transient temperature field during LDMS process. Based on the "element birth and death" technique of finite element method, a three-dimensional multi-track and multi-layer model for the transient temperature field analysis of LDMS is developed by ANSYS Parametric Design Language (APDL) for the first time. In the fabricated model, X-direction parallel reciprocating scanning paths is introduced. Using the same process parameters, the simulation results show good agreement with the microstructure features of samples which fabricated by LDMS.     

Numerical Simulations on Buckling Failure of Preloaded Cylindrical Shell Irradiated by High Power Laser Beam

With finite-element software ANSYS 7.0 and simple thermal-mechanical coupling constitutive relations, the buckling failure of preloaded cylindrical shell irradiated by high power laser beam was studied by numerical simulations. The buckling mode and buckling critical loading were analysed for different preloading conditions. The influence of laser intensity, beam irradiation time, preloading conditions and geometric parameters of cylindrical shell on the buckling mode were discussed. The numerical results show that: ① the buckling deformation of the cylindrical shell was concentrated in the area of laser spot and the radial buckling was the main buckling mode,② a linear relationship between the buckling eigenvalue and the maximum temperature at the center of laser spot was approached,③ the buckling failure of cylindrical shell was attributed to the coupling effect of the material softening and the radial deformation in the laser spot, and hence to raise the stiffness of the material would enhance the ability for anti-irradiation of structure substantially.