空心激光辐照薄膜产生温度场与应力场的数值模拟与分析

为了考察空心激光辐照下膜层的温度场及应力场的分布特征,基于传热学及弹性力学理论,建立空心激光与膜层相互作用的热应力模型。利用有限元数值分析方法求解物理模型,通过对数值结果的分析,可以得出随着激光能量的增强,温升增大,其应力也随之变大的特征及变化规律。其结果可为激光与光学薄膜相互作用提供一定的理论依据。     

ANSYS数值模拟激光熔覆Ni/SiC工艺参数优化

针对修复模具表面失效的问题,采用数值模拟技术对激光熔覆Ni/SiC过程进行参数优化。建立了以不同激光电流、扫描速度及离焦量作为优化工艺参数的有限元分析模型,进行激光熔覆仿真分析,通过改变工艺参数的大小对温度场和应力场进行研究。结果表明：温度和残余应力都随激光电流的增大而升高,且它们都随着扫描速度和离焦量的增大而减小。其中,激光电流、离焦量对温度场的影响比扫描速度明显;离焦量对应力场的影响比激光电流和扫描速度明显。经应力场实验验证,最终实验结果与应力场模拟结果的横向残余应力最高处相差76 MPa,纵向残余应力最高处相差86 MPa。实验结果与应力场模拟结果仅存在细微误差,且误差在合理范围内,证明了模拟结果的正确性。对激光熔覆工艺参数进行优化,优化后的工艺参数为：激光电流120 A,扫描速度为60 mm/min,离焦量为50 mm。     

激光辐照下反射镜热变形特性分析

激光致反射镜热变形引起光束质量下降是强激光系统优化设计的关注热点.为了在不同反射膜和不同基底的多种材质组合中筛选出热变形最小的情况,对反射镜热变形特性开展了理论分析,讨论了激光参数的影响.首先模拟了不同反射镜的温升和热变形,发现温升和热变形的最大位置始终位于被激光辐照镜面上;然后筛选出热变形最小的镜体组合是镀Ag膜的硅基底反射镜,并且随着入射激光波长的增大,反射镜温升变小,热变形量也减小;激光功率越小,反射镜的温升越低,热变形量越小;激光光斑半径越大,最大热变形量越小.研究结果可以为反射镜的优化设计,以及反射镜的激光损伤等方面提供理论参考.     

激光损伤1064nm增透熔石英的热应力数值模拟研究

研究并建立了激光损伤1064nm增透熔石英的理论模型,采用数值模拟方法计算了1064nm增透熔石英内部的瞬态温度场和应力场分布,分析了激光对1064nm增透熔石英的损伤机理。结果表明：激光对1064nm增透熔石英的损伤存在一定的累积效应,其效果使材料的损伤程度加剧,材料内部沿径向的温度梯度较大,沿轴向产生的温度梯度较小。在应力损伤中,环向应力起主要作用。1064nm增透熔石英发生损伤时,主要从激光作用中心点或光斑半径边缘附近开始。     

ANSYS在激光打孔温度场仿真中的应用

利用有限元分析软件ANSYS对激光打孔过程的温度场进行模拟仿真,通过对温度场的分析,得到了小孔的孔深、孔径的时间特性以及随激光能量的变化曲线,为激光打孔最优参数的选取提供依据。     

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。     

激光熔覆Co基合金应力场的数值模拟

为了分析co基合金熔覆过程的应力场,建立了激光熔覆预置co基合金粉末过程的三维模型,考虑温度变化对热物理参数的影响以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件分析了激光熔覆过程中的应力场,并进行了试验验证。结果表明：通过比较分析扫描速度为5mm／s的涂层获得良好的冶金结合;工件残余应力均为拉应力,且最大值出现在z向距表面约2mm处,最大变形量出现在工件的边缘位置;随扫描速度的增加,工件的残余应力和变形均明显减小,这说明在其它工艺参数一定的前提下,适当降低扫描速度,能有效减小熔覆层的应力集中,获得质量优异的涂层。模拟结果为激光熔覆过程的工业化提供了理论依据。     

毫秒激光辐照单晶硅产生燃烧波仿真及实验

为了研究毫秒脉冲激光作用单晶硅产生燃烧波的动力学行为,基于流体力学理论和气体动力学理论,通过建立毫秒脉冲激光辐照单晶硅燃烧波模型对燃烧波的产生及扩展运动进行仿真.结果表明,燃烧波扩展速度幅值的最大值出现在燃烧波前端附近,主要扩展方向为逆激光入射方向的径向,激光能量密度和脉冲宽度是燃烧波扩展运动行为过程中的重要影响因素,毫秒脉冲激光作用单晶硅产生燃烧波的膨胀速度会出现二次增加现象,激光损伤效果得到增强.     

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。     

激光辐照散射参数的数字化分析

针对激光加工光束辐照材料表面所产生的散射现象，借助所设计特定要求的数字化研究辅助电路，探讨了用VB通信控件实现测试系统中微机与单片机之间的串行通信方法，并对其通讯数据和测试结果进行了分析。利用数字化系统可以有效提高测试准确度和工作效率，为激光加工的研究奠定了基础。     

短脉冲激光辐照下熔融石英薄膜的损伤机理

激光诱导薄膜损伤过程中,崩离化(AI)和多光子离化(MPI)的性质和作用到目前仍然存在争议.基于STUART等人的电子密度演化方程.运用数值模拟方法,研究了脉宽为τ∈[0.01,5]ps范围内单脉冲激光作用下熔融石英薄膜中电子密度演化过程;讨论了初始电子密度、激光脉冲宽度对阈值功率密度和阈值能量的影响;分析了初始电子密度、激光脉冲宽度对多光子离化及雪崩离化的影响.研究结果表明,在所研究的脉宽范围内,对于熔融石英光学薄膜、飞秒激光诱导损伤以雪崩离化为主导,多光子离化的影响随着脉宽的降低而增强,雪崩离化所需种子电子主要来源于多光子离化.     

长脉冲激光辐照硅材料热应力的数值模拟

采用matlab数值模拟了长脉冲激光辐照硅材料的热应力分布,模拟了材料的径向与环向热应力,分析了激光参数与辐照时间对热应力的影响。结果表明：在材料损伤过程中环向应力起主要作用,材料所受到的应力随时间的增加而增大,激光功率密度越大,材料的损伤阈值越小,越容易发生破坏。     

基于ANSYS平台的焊接残余应力模拟

基于 ANSYS平台给出了焊接残余应力数值模拟的计算流程 ,利用 APDL 语言编程实现该模拟焊接接头残余应力大小和分布 ,模拟结果与实测结果吻合较好。对于优化焊接工艺设计具有较好的指导作用     

基于ANSYS半导体激光器热特性模拟与分析

介绍了Ansys有限元软件在半导体激光器热特性分析中的应用,研究了中红外InAlAs/InGaAs/InP量子级联激光器在脉冲驱动条件下的稳态热分布图,对比分析了正装贴片和倒装贴片型激光器热特性。使用Ansys软件进行激光器热分析可以做到模型建立便捷,施加载荷直观,求解速度快,图形显示功能强大,可以应用于各类半导体激光器件的热学特性分析。     

基于ANSYS再沸器管口接管应力的仿真分析

以某一型号再沸器管口接管为例,采用ANSYS有限元分析方法,构建接管管口有限元模型。根据再沸器接管管口的受力情况确定模型边界条件和载荷条件,通过有限元仿真计算获得管口接管处的TRESCA等效应力云图,然后根据JB4732《钢制压力容器——分析设计规范》进行应力强度评定。结果表明结构的最大应力（317.689 MPa）出现在接管与筒体连接处筒体一侧的外表面, 接管应力强度满足工况要求,研究结果验证了设计的安全性和合理性,为下一步再沸器管口接管结构优化设计提供了理论基础。     

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.