基于Internet的激光切割加工过程的建模与虚拟仿真

摘要

该文首先介绍了激光切割和虚拟制造技术,着重介绍虚拟制造的背景、定义、应用以及虚拟制造与相关技术的联系和区别,并阐述了激光加工的虚拟制造所涉及的知识领域和研究的意义.然后介绍了作为虚拟仿真工具的虚拟现实造型语言(VRML,Reality Modeling Language),详细说明了VRML的语言结构、实现功能,以及与其它相关软件的组合应用.接着对激光切割加工过程进行了细致的分析,包括激光和材料的相互作用原理,激光切割过程中的能量分析和温度场分析,并建立了数学模型,随后分析了主要工艺参数对激光切割加工质量的影响.根据前面的分析,使用Mechanical Desktop(简称MDT)作为对激光切割加工过程模拟的几何建模工具,创建了激光切割机的三维几何实体;之后转换为VRML格式,并用VRML在其中加入行为模拟所需的控制程序;接着根据激光切割过程中温度场的数学模型,结合实验数据和观测结果进行激光切割的物理仿真,从而完成了对激光切割加工过程的建模和仿真.最后对模拟的结果进行了实验验证,结果表明虚拟仿真的效果可以用来为生产加工提供指导和帮助.

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第一章激光切割与虚拟制造

1.1引言

1.1.1激光加工技术

1.1.2激光切割及其特点

1.1.3激光切割的发展方向

1.2虚拟制造技术

1.2.1虚拟制造技术的背景

1.2.2虚拟制造的相关技术

1.2.3虚拟制造的定义及其应用

1.3激光加工的虚拟制造

1.4论文工作概要

第二章虚拟现实软件VRML的特点和主要功能

2.1虚拟现实的概念

2.2虚拟现实软件VRML

2.3 VRML的语言结构

2.3.1 VRML中的节点

2.3.2 VRML中的交互

2.4 VRML与相关软件的组合应用

第三章激光切割过程的分析

3.1激光与材料的相互作用

3.2激光切割的过程

3.2.1激光切割的基本原理

3.2.2激光切割过程中能量的分析

3.2.3激光切割过程热传导的理论分析

3.2.4激光切割过程温度场的数学模型

3.3激光切割的质量和影响因素

第四章激光切割加工过程的几何建模

4.1三维几何建模软件MDT

4.2激光切割机的主要部件建模

4.3 MDT进行三维几何建模的要求

第五章激光切割加工过程的行为建模与仿真

5.1切割机的手动调整及自动切割加工

5.2用3DS MAX软件生成的切割动画模拟

5.3用VRML生成的激光切割机手动调整模拟仿真

5.4用VRML实现自动切割的模拟仿真

第六章激光切割加工过程的物理建模与仿真

6.1激光切割过程中状态变化的实验分析

6.2激光切割过程物理仿真的实现方法

6.3激光切割过程燃烧阶段的物理仿真

6.4激光切割过程模拟仿真后的实验验证

6.5用VRML程序实现加工模拟仿真时的总结

结束语

致谢

参考文献