激光切割陶瓷加工过程的数值模拟研究

摘要

cqvip: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。