PID法控制激光熱應(yīng)力切割及相關(guān)參數(shù)的影響研究.pdf

1、激光熱應(yīng)力切割法是通過(guò)熱應(yīng)力誘導(dǎo)脆性材料的裂紋擴(kuò)展以分割材料的一種非接觸切割方法，為提高切割質(zhì)量和仿真效率本文在已有工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行了以下三方面研究。 第一方面考察了隨溫度變化的材料參數(shù)對(duì)熱傳導(dǎo)、熱應(yīng)力及裂紋擴(kuò)展仿真的影響。利用有限元法和熱傳導(dǎo)理論，分析脆性材料在激光掃描過(guò)程中的瞬態(tài)溫度場(chǎng)，結(jié)合熱彈性平面應(yīng)力理論計(jì)算裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)，再根據(jù)斷裂準(zhǔn)則并采用節(jié)點(diǎn)松弛法模擬裂紋擴(kuò)展。運(yùn)用這種方法進(jìn)行考慮材料參數(shù)隨溫度變化情況的切割仿真

2、，將結(jié)果與材料參數(shù)不隨溫度變化的情況進(jìn)行比較，對(duì)比分析了溫度最高值、不同應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力極值以及可完成切割的激光參數(shù)范圍。 第二方面考察了PID參數(shù)控制對(duì)路徑迭代收斂性的影響。利用PID控制方法建立了路徑迭代公式以優(yōu)化激光掃描路徑。首先強(qiáng)制裂紋按照預(yù)定路徑擴(kuò)展，得到每個(gè)擴(kuò)展步的擴(kuò)展方向相對(duì)于強(qiáng)制擴(kuò)展方向的偏轉(zhuǎn)角，然后根據(jù)偏轉(zhuǎn)角估計(jì)兩個(gè)路徑之間的偏差，利用迭代公式反復(fù)迭代直到每個(gè)擴(kuò)展步裂紋擴(kuò)展方向與預(yù)定的擴(kuò)展方向一致，對(duì)路徑迭代公式中