激光輻照AZ31B鎂合金表面溫度場(chǎng)特征演化的數(shù)值模擬.pdf

1、連續(xù)激光輻照金屬材料的溫度場(chǎng)研究是激光加工等領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容之一。然而，在實(shí)際應(yīng)用中通過總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的方法來研究激光熱處理過程中溫度場(chǎng)的變化規(guī)律是十分困難的。通過建立模型對(duì)激光加工過程進(jìn)行數(shù)值仿真，可以從理論上準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)激光對(duì)物質(zhì)的熱作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光加工工藝的優(yōu)化控制。因此，進(jìn)行連續(xù)激光輻照金屬材料的溫度場(chǎng)分布規(guī)律的數(shù)值仿真研究，對(duì)激光加工等領(lǐng)域有著重要的意義。
　　本文闡述了激光熱加工的基本原理以及鎂合金激光加工的研究現(xiàn)狀，并

2、簡(jiǎn)要介紹了有限元法基本理論以及有限元法在傳熱學(xué)中的應(yīng)用。
　　采用有限元法，對(duì)建立的激光輻照AZ31B鎂合金表面產(chǎn)生的溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型進(jìn)行數(shù)值仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)了行理論分析。研究了激光掃描速度、TEM00及TEM10兩種理想模式的疊加比例η的取值、激光功率以及材料厚度等因素對(duì)AZ31B鎂合金表面溫度場(chǎng)變化規(guī)律的影響。分析了當(dāng)材料表面達(dá)到相變溫度時(shí)所需的激光功率和材料表面發(fā)生相變的情況，以及材料上所取的幾個(gè)參考點(diǎn)的溫度場(chǎng)變化情

3、況。
　　仿真結(jié)果表明:隨著掃描的速度加快則材料表面可以吸收激光能量則相對(duì)減少，導(dǎo)致各點(diǎn)的溫度也相對(duì)較低;η的取值決定了激光光束的能量分布情況，η值越高激光光束能量越集中;材料的溫度升高速度以及溫度的最高值會(huì)隨著η取值的增大而增大;激光功率也影響材料的溫度升高速度以及其溫度可以達(dá)到的最高值，當(dāng)激光功率取值高時(shí)，激光光束照射到材料表面時(shí)各參考點(diǎn)就可以在相同的時(shí)間內(nèi)吸收更多的激光能量，因此激光功率取值越高則各點(diǎn)的溫度變化速度和溫度值也