激光刻花表面形貌的数值模拟及实验比较

建立了一种研究激光刻花轧辊表面形貌的三维模型 .该模型采用有限元方法对熔池中的热传导、对流以及熔池表面变化进行了模拟 .模拟的表面形貌与实验结果进行了比较 ,能对实验结果进行较好的解释     

一种模拟激光刻花的二维CSF模型

采用连续表面力的方法，建立了模拟激光刻花的二维瞬态模型，模型考虑了热传导，对流传热和熔池表面形貌变化等因素，设计了适合连续表面力方法的热源和虚拟体积力，建立了物理模型，并利用有限元和多层网格方法求解，得出了激光刻花过程中材料内部的等温线，熔池内的等压线和速度分布。     

超疏水表面形貌对层流减阻的数值模拟

为了研究超疏水表面形貌结构对其流动减阻的影响,设计了4种不同形貌的表面结构.针对超疏水表面的流动特点,建立微通道气-液两相流动的VOF(Volume of Fluid)模型,对超疏水表面在层流状态下的表面形貌结构对流动减阻的影响规律进行了研究.结果表明,超疏水表面的减阻效果随微凸起间距的增大而明显增大,而与微凸起高度的变化关系不大,且三角形和圆顶矩形微凸起结构表面比圆形和平顶矩形微凸起结构表面具有更好的减阻效果.     

岩体不连续表面形貌特征的数值模拟研究

在分析岩石表面形貌类型的基础上，用数值模拟方法再现了各种类型的岩石表面形貌，并用自编程序研究了不同形貌特征表面的峰点密度η、凸点平均半径β等形貌参数的特征以及它们的尺寸效应与规律。     

激光三角法测量表面形貌

对激光三角测量法应用于表面形貌的检测进行研究.通过分析激光三角测量的基本原理,得出光路设计条件与输入输出关系.分析了几种激光三角测量的改进方法的优点、局限与适用范围.讨论了激光三角测量中影响分辨率与精度的几个因素并提出应对的措施.     

氧化锆陶瓷表面激光釉化组织形貌

为验证氧化锆陶瓷表面釉化的可行性,通过进行室温环境下连续激光对氧化锆陶瓷进行表面釉化处理的实验研究,研究了激光加工参数(包括激光输出功率、扫描速度和离焦量等)对陶瓷表面釉化组织形貌的影响及规律。结果表明,氧化锆陶瓷表面釉化组织的形貌可以通过改变激光加工参数进行优化。可见,改变激光输出功率以及扫描速度都可以减少热裂纹以及过热组织的出现;离焦量的变化可以拓宽釉化区域以及改善釉化组织的形貌。     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

强激光烧蚀铝靶实验及数值模拟

为研究强激光对金属铝靶的毁伤效应及作用规律,进行了不同能量强脉冲激光烧蚀铝靶实验。采用纹影高速照相技术,观察了激光作用铝靶过程中形成的溅射产物和冲击波流场,获得了不同激光能量作用下铝靶的烧蚀特征。建立了强激光烧蚀铝靶的2维计算模型,对脉冲激光作用铝靶过程进行了数值模拟计算,获得了激光脉冲能量对铝靶烧蚀深度的影响规律。对连续强激光大光斑烧蚀铝靶过程进行了数值模拟计算,对比分析了有重力和无重力作用下烧蚀深度以及烧蚀形貌特征。结果表明,在重力作用下烧蚀深度小于无重力作用下的情况,而烧蚀面积大于无重力作用下的烧蚀面积。      

激光强化半钢轧辊的实验研究与温度模拟

从实验角度分析了半钢轧辊表面经过激光相变硬化处理后的性能改善情况，着重讨论了改变工艺参数对激光淬火效果的影响。利用数值模拟的分析手段对轧辊在激光辐照之下经历的热循环过程作了详细描述，说明了辊面激光淬火的原理，对光斑附近区域的温度梯度分布作了分析，初步探讨了激光淬火裂纹形成的原因。     

激光切割表面三维形貌的分形特征

利用白光干涉仪测量激光切割碳素钢表面轮廓数据,应用分形几何学分析激光切割表面的三维形貌特征.采用盒计数法计算激光切割表面的三维分形维数.结果表明：不存在一个超越尺度范围普适的分形维数,只有当尺度r小于轮廓最大高度Ry,才表现出分形特征.对同一激光切割表面进行表征时,同尺度的Ra沿厚度方向变化波动较大,分形维数Db能够对整体表面形貌的复杂程度有着较稳定的表征.分析激光切割表面的三维形貌特征,分形维数表征激光切割表面微观结构的复杂程度,表面粗糙度可对激光切割表面轮廓高度特性进行辅助评价.     

强准分子激光脉冲对金属表面形貌的影响

本文介绍了用强准分子激光脉冲在大气下垂直入射到４５号碳素钢、纯铝、黄铜等金属表面，观察到材料表面形貌的不同形态的变化。     

连续YAG激光相变硬化三维瞬态温度场数值模拟

采用差分法对连续YAG激光相变硬化三维瞬态温度场进行数值模拟。分析了激光相变硬化过程工件的传热学行为，考虑了工件有限尺寸、激光热流旋加、工件材料热物性参数的温度依赖关系，工件表面辐射及空气对流造成的热损失以及材料固态相变等多方面特点。利用能量平衡法，推导了非均匀空间网格的有限差分方程，用Fortran语言编写了温度场的计算程序。分别计算了一系列工艺参数下42CrMo、60^#碳钢激光相变硬化处理过程的三维瞬态温度场，并预测了激光相变硬化区的半宽度与深度。对42CrMo、60^#碳钢进行激光相变硬化实验，实测了它们在各种工艺参数下处理后相变硬化区的半宽度与深度。计算结果与实验符合较好。     

潜艇激光通信的数值模拟

通过数值模拟,研究了潜艇海洋激光通信在风速一定和潜艇深度一定时的特点。模拟结果显示,潜艇深度对激光通信影响较大,风速对激光通信影响不大。     

机械加工表面微观形貌激光测量分析仪的设计

提出了用于测量加工表面微观轮廊高度的高频亮度调制、同源频率合成、软件鉴相的激光相位微距测量方法，提出了开放式PC系统结构。介绍了机械加工表面微观形貌激光测量评价仪的原理、测量电路设计与数字信号处理软件设计。该方法具有分辨率高、动态响应快、评价指标参数多样且可扩充等特点。     

Fe-Mn-Si记忆合金激光焊接数值模拟

利用有限元方法,对Fe-Mn-Si记忆合金平板激光对接焊的温度场和应力场进行三维数值模拟。根据激光焊接特点,建立表面高斯热源和锥形体热源结合的复合热源模型,并编制APDL子程序实现焊接热源的加载和移动。结合材料非线性、相变潜热、边界换热条件等因素,通过模拟计算得到焊接过程中瞬态温度场分布和熔池尺寸,并分析整体温度场分布、焊接热循环特性。焊缝熔合线和尺寸的模拟结果与实际结果吻合良好,验证了模型的正确性。在温度场计算结果基础上,利用间接耦合法,对Fe-Mn-Si记忆合金激光焊的动态应力场和残余应力进行模拟计算,得到焊后最大残余应力为247 MPa,接近其屈服强度。     

激光内割过程温度场的数值模拟

对激光内割快速原型系统中激光焦点与透明聚合物材料内部作用后的温度分布进行了研究．在传热学的基础上建立了激光焦点在透明材料内部作用时的温度场模型，借助于大型有限元分析软件ANSYS进行了数值模拟．数值模拟结果与实验现象相符，不仅为优化激光内割系统的工艺参数提供了理论依据，而且对实验过程中出现的一些现象和结果给出了相应的解释。     

轿车车身表面压强分布的数值模拟

本文介绍了轿车身表面压强分布的数值模拟的理论依据及相应方法。建立了轿车车身外形数学模型和表面分布的物理模型，通过数值模拟结果与实验结果的对比，证明了该计算模型的可行性和正确性。     

铝青铜表面激光熔覆镍基合金温度场的数值模拟

以铝青铜为基材、铜镍合金为熔覆粉末,采用压粉方式实现激光熔覆加工.对此过程建立二维温度场数值模型,考虑温度变化对铝青铜热物理参数的影响以及表面对流换热、内部结晶潜热等因素,用C++语言编写激光熔覆过程中温度场模型的计算程序.结果表明,激光熔覆加工过程中的温度场变化是由非稳态到达稳态的过程,激光光斑附近温度梯度较大,远离光斑处温度梯度较小.由温度场分布图得知,为优化加工质量,满足熔覆要求,试验应采用由高到低的功率进行熔覆.     

等激光能量密度下选区激光熔化TC4钛合金的表面形貌和硬度

以TC4钛合金粉末为原料,通过选区激光熔化工艺(Selective Laser Melting, SLM)成形试验并结合数值模拟,探讨了相等激光能量密度下,工艺参数对成形件性能的影响。结果表明:在等激光能量密度下,激光功率和扫描速度对熔池尺寸有着显著的影响;在本实验中铺粉层厚是影响试样表面粗糙度的最主要因素,最佳铺粉层厚为0.03mm;虽然激光能量密度相同,但是不同工艺参数组合依然会影响试样的表面形貌和微观组织;等激光能量密度下不同的工艺参数组合对SLM沉积态的表面硬度没有发现显著影响。     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.