6061铝合金表面激光熔覆温度场的仿真模拟

利用连续波Nd:YAG固体激光在6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末，采用ANSYS有限元软件对6061铝合金激光熔覆过程中热量传递及温度场分布进行模拟，在分析过程中采用三维单元，并考虑了材料热物性的非线性及对流和辐射的边界条件，建立了有限元模型，得出了熔覆过程中试样表面的温度分布模拟图.结果表明，温度场模拟等温线呈椭圆形，在移动热源的前方等温线密集，温度梯度较大，热源后方的等温线稀疏，温度梯度较小，熔池内最高温度与激光扫描速度、光斑半径均成反比，与激光功率成正比.模拟结果为陶瓷金属基复合材料激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据.     

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     

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。     

激光切割筛管中的温度场与热影响区研究

在求解温度场的数学模型时,采用了更接近实际状况的变物性非线性热传导方程.应用有限元法,数值求解了激光切割这种高能流密度、移动点热源所形成的非稳态温度场,得到了激光切割石油筛管过程的传热规律.结果表明:激光切割石油筛管的过程是在热源附近形成一个准稳定高温区,即对于以热源中心为原点的移动坐标系,该温度区内的温度不随时间而变化,并且不同输出功率的热影响区不同.     

移动热源在旋风硬铣丝杠温度场仿真中的应用

在旋风铣削加工滚珠丝杠过程中,丝杠上的温度场分布随着热源的螺旋移动而不断变化。为了真实地模拟铣削热源的螺旋移动,本文采用了ANSYS命令流编制参数化程序,主要包括不同温度时自然对流系数的计算、表面效应单元的应用、端面网格划分扫掠实体的建模以及利用APDL中的DO循环嵌套实现周期性循环加载等关键技术,研究了滚珠丝杠铣削加工中的温度场分布,为进一步分析计算滚珠丝杠铣削过程中的热变形误差提供了理论依据。     

基于ABAQUS的铝/镁层状复合材料SLM热源优化

利用ABAQUS有限元软件,使用移动热源和生死单元技术对SLM成形过程的三维瞬态温度场进行动态数值模拟,有限元模型考虑了随温度变化的材料热物性参数、凝固-冷却过程中的相变潜热等因素,在不同的热源参数下,对界面附近的温度场进行了分析与计算。结果表明:采用蛇形路径,当激光热源功率为350 W,扫描速度0.25 mm/s时,能够在纯铝与AM60的界面形成冶金结合的同时获得较好的力学性能,其界面抗剪强度达到了75.5 MPa。     

红外激光烧结瞬态温度场的模拟和测量

针对在利用红外激光烧结快速成型的过程中瞬态温度场直接影响成型质量的问题.在充分考虑热物性参数的变化和材料固、液态间的转化的实际情况下,采用有限元方法,利用ANSYS软件对CO2红外激光束与Al2O3覆膜陶瓷粉末的瞬态温度场进行了三维数值模拟.利用高速CCD成像测温系统对瞬态烧结温度进行了测量,实现了烧结瞬态温度场的三维...     

水雾化铁粉的DMLS温度场模拟及实验研究

金属粉末激光直接烧结(DMLS)成型技术,是快速成型技术之一,主要原理是利用高功率激光,直接逐层按零件截面形状将金属粉末熔化再凝结成三维实体,这也是实现快速制造的一种最有潜力的技术。DMLS过程中金属粉末不断被高能激光熔化再凝固,势必在制件的各部位形成不同的温度,制件的温度场分布直接影响成型的质量,而DMLS过程的温度场分布又难以进行有效的实际测量,有限元模拟和实验验证相结合是一种较为有效的方法。模拟和实验的结果较为一致,说明有限元模拟能够有效预测DMLS温度场分布。     

脉冲激光加工连杆裂解槽数值仿真

建立了YAG脉冲激光加工裂解槽三维瞬态温度场有限元模型,并对热源加载形式、离焦量、材料热物理性能参数、单元生死等技术问题进行了分析。对激光在C70S6高碳微合金非调质钢上移动切割裂解槽进行了数值模拟,得到不同切割参数下槽深、槽宽及温度场,总结出光斑直径、激光功率、脉宽、加工速度等参数对裂解槽加工的影响规律。将数值分析结果与激光切槽试验进行了对比,对激光加工裂解槽工艺参数的选择提出了建议。     

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．     

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。     

激光辐照金属圆柱壳体热应力分析

研究了激光辐照金属圆柱壳体的热力效应,运用有限元法计算了金属圆柱壳体三维热传导模型的温升与热应力分布,计算中考虑了材料的热学和力学性质的非线性,讨论了几个特定时刻的圆柱壳体内外表面的热应力和热变形。结果表明,光斑边缘附近区域的等效应力最大并随加载时间增加向外移动,圆柱壳体的热变形在光斑区由内表面向外凸出。     

多波段激光合束镜温度适应性分析

环境温度是激光合束镜设计过程中需要考虑的重要因素。研究了实际应用中环境温度对合束激光光束质量产生的影响。对高功率红外激光常用的材料Zn Se建立光-机-热集成仿真,利用瞬态导热方程和应力应变平衡方程对温度场,应力场进行仿真计算。将离散的有限元数据提取后通过Zernike多项式拟合镜面畸变。并将透镜折射率的变化转变为光程差的变化,求得出射激光远场光强分布、β因子、环围能量比BQ作为激光光束质量的评价标准。在环境温度(-40℃~+50℃)条件下,长波段激光光束质量保持较好,其β因子最大值为1.761;短波段激光光束质量接近衍射极限,其β因子最大值为1.072。结果显示在环境热冲击下通过合束镜的长波激光以及短波激光保持了良好的光束质量,满足合束镜环境温度使用要求。     

复合有机材料激光烧结成型性能试验研究

目的研究复合有机成型材料激光烧结成型性能．方法在线扫描激光烧结实验装置上,研究了铺粉厚度、预热温度及激光束参数与复合有机材料激光烧结成型性能的关系．结果利用实验测量结果,对复合有机材料激光烧结成型性能的影响因素进行了分析．结论必须合理选择工艺参数,才能得到理想的烧结成型质量．     

Fabrication and Microstructure of W/Cu Functionally Graded Material

W/Cu functionally gradient material (FGM) has excellent mechanical properties since it can effectively relax interlayer thermal stresses caused by the mismatch between their thermal expansion coefficients. W/Cu FGM combines the advantages of tungsten such as high melting point and service strength, with heat conductivity and plasticity of copper at room temperature. Thus it demonstrates satisfactory heat corrosion and thermal shock resistance and will be a promising candidate as divertor component in thermonuclear de-vice. Owing to the dramatic difference of melting point between tungsten and copper, conventional processes meet great difficulties in fabricating this kind of FGMs. A new approach termed graded sintering under ultra-high pressure (GSUHP) is proposed, with which a near 96% relative density of WICu FGM that contains a full distribution spectrum (0-100%W) has been successfully fabricated. Suitable amount of transition metals (such as nickel, zirconium, vanadium) is employed as additives to activate tungsten's sintering, enhance phase wettability and bonding strength between W and Cu. Densification effects of different layer of FGM were investigated. Microstructure morphology and interface elements distribution were observed and analyzed. The thermal shock performance of W/Cu FGM was also preliminarily tested.     

焊料空隙对隧道再生半导体激光器温度分布的影响

针对隧道再生半导体激光器,建立了内部的热源分布模型.模拟计算得到了2个有源区隧道再生半导体激光器三维稳态温度分布,分析了焊料空隙对芯片内部稳态温度分布的影响.结果表明,当芯片与焊料为理想全接触时,靠近衬底的有源区的热量积累略高于靠近热沉的有源区的热量;随着空隙的增大,焊料空隙上方靠近热沉的有源区的局部温升较快,容易引起正反馈的电热烧毁,与实验结果吻合.     

荫罩热变形的分析与计算

本文先用有限元的迦辽金法考虑了曲面上非线性热辐射和热传导的耦合问题,计算得到荫罩、框架组件在工作状态下的温度分布情况,然后运用通用结构分析程序SAP 84计算了组件的热变形,根据电子束轨 求得着屏误差。结果符合实际情况。文中还进一步对影响着屏误差的多种因素进行了计算与分析,所得结果具有重要的实用价值。     

Estimation of deformed laser heat sources and thermal analysis on laser assisted turning of square member

Laser assisted machining (LAM) has difficulties in estimating temperature after applying a LAM process due to its very small heat input area, large energy and movement. In particular, in the case of laser assisted turning (LAT) process, it is more difficult to estimate the temperature after preheating because it has a shape of ellipse when a laser heat source is rotated. A prediction method and thermal analysis method for heat source shapes were proposed as a square shaped member was preheated. The temperature distribution was calculated according to the rotation of the member. Compared with the results of the former study, the maximum temperature of the calculation results, 1 407.1 °C, is 8.5 °C higher than that of the square member, which is 1 398.6 °C. In a LAT process for a square member, the maximum temperature is 1 850.8 °C. It is recognized that a laser power control process is required because square members show a maximum temperature that exceeds a melting temperature at around a vertex of the member according to the rotation.     

高性能硅基微流道优化方法研究

采用激光刻蚀工艺制备了硅基微流道散热器,通过半导体微细加工技术将薄膜温度传感器集成到微流道内部。通过实验测试了不同流量以及不同加热功率下,激光刻蚀微流道和深反应离子刻蚀微流道的散热能力。结果表明,微流道内壁的粗糙表面能降低热阻,在相同条件下比深反应离子刻蚀微流道小一半。集成在微流道散热器内部的薄膜温度传感器能准确、实时捕获微流道内的温度变化,真实地反映了微流道的温度分布特性,为优化微流道设计提供了新的技术途径。