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题名碳纤维复合材料激光辐照温度场分布规律仿真
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作者
王文乾
冯宇
李哲
刘宋婧
安涛
王逸韬
李元凯
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机构
空军工程大学航空工程学院
西北工业大学航空学院
空军航空大学航空作战勤务学院
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出处
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2024年第7期5-15,22,共12页
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基金
国家自然科学基金(51908548)
中国博士后科学基金(2021T140561)
陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-YB-314)。
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文摘
基于碳纤维复合材料激光辐照理论,应用有限元方法,开展了碳纤维复合材料激光辐照温度场仿真分析。首先,研究了碳纤维复合材料激光辐照温度场分布规律,建立了不同位置线上的温度场表征方程,定量分析了辐照表面温度变化规律,并通过文献数据验证了有限元模型的有效性。然后,基于该模型,探究了复合材料板材不同铺层方向、不同光斑直径和不同激光功率下的温度场变化规律。结果表明:在不同铺层方向下,热影响区为椭圆形,[0]_(16)和[0/90]_(4S)板材的长轴方向为碳纤维0°铺层方向,而[45/90/-45/0]_(2S)板材的长轴方向为碳纤维45°铺层方向,且三者最高温度均约为1830℃;当光斑直径分别为6 mm、10 mm和14 mm时,热影响区面积逐步增大,而中心最高温度逐步降低,整个过程中最高温度分别为3347℃、2401℃和1838℃;在200 W、400 W和600 W激光功率下,板材中心温度随激光功率增大而增大,中心点最高温度分别为1750℃、2401℃和2789℃。
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关键词
碳纤维复合材料
激光辐照
温度场
有限元
表征方程
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Keywords
carbon fiber composites
laser irradiation
temperature field
finite element
characterization equation
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分类号
TB332
[一般工业技术—材料科学与工程]
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