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表面织构对H13模具钢激光熔覆残余应力影响分析 被引量：2
1
作者 赵昌龙 于子策 +3 位作者 杜伟龙 张自豪 白宇阳 张书豪 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期21-27,共7页
在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力... 在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力场进行了耦合分析研究;其次,结合正交实验模拟结果研究预置织构对激光熔覆层温度场和残余应力的影响;最后,进行实验测定。研究结果表明,对正交仿真实验结果进行均值化分析可知,最优熔覆参数为激光功率P=400 W,扫描速率v=20 mm/s,激光光斑半径R=0.8 mm,影响熔覆层残余应力的影响程度顺序依次为激光功率>激光光斑半径>扫描速率。将最优参数下有、无织构的仿真及实际加工结果进行对比,仿真结果中有织构激光熔覆后工件表面的残余应力降低了25.96%,实际熔覆后有织构工件表面的残余应力18.55%。因此通过在H13模具钢基体表面预置织构的方法,可以降低熔覆层残余应力,从而减少或消除裂纹的产生,在利用激光熔覆进行模具再制造过程中可以起到积极有效的作用。 展开更多
关键词 残余应力 激光熔覆 表面织构 有限元分析 H13模具钢
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大口径矩形反射镜周向支撑方法研究
2
作者 肖尧 汪宝旭 朱明智 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第7期290-295,311,共7页
针对大型固体激光装置中大口径传输反射镜的面型精度要求,提出了一种基于周向开孔的大口径矩形反射镜支撑方法,以及3种支撑布局结构。通过仿真分析获得了不同支撑布局的支撑结构参数对镜面面形精度的影响规律。仿真结果表明,菱形支撑布... 针对大型固体激光装置中大口径传输反射镜的面型精度要求,提出了一种基于周向开孔的大口径矩形反射镜支撑方法,以及3种支撑布局结构。通过仿真分析获得了不同支撑布局的支撑结构参数对镜面面形精度的影响规律。仿真结果表明,菱形支撑布局的镜面面型精度更优,且在45°姿态条件下,镜面重力变形的总体和残余面型畸变的PV值均接近λ/6,验证了支撑方法的可行性。该研究为传输反射镜支撑布局选择和镜片结构参数确定提供了依据,也为传输反射镜支撑方案和结构详细设计提供了技术支撑。 展开更多
关键词 固体激光装置 传输反射镜 面型精度 反射镜支撑 有限元分析
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激光选区熔化成形多层级Gyroid点阵结构的力学性能研究 被引量：2
3
作者 王鹏欢 汤名锴 王森林 《力学学报》 北大核心 2025年第1期148-161,共14页
三周期极小曲面(TPMS)结构因其优异的力学性能,在航空航天领域关键零件轻量化方面展现出广阔的应用前景.为有效增强TPMS结构力学性能及其轻量化程度,提出一种基于应力场引导的多层级TPMS点阵结构设计优化方法,设计出多层级Gyroid点阵结... 三周期极小曲面(TPMS)结构因其优异的力学性能,在航空航天领域关键零件轻量化方面展现出广阔的应用前景.为有效增强TPMS结构力学性能及其轻量化程度,提出一种基于应力场引导的多层级TPMS点阵结构设计优化方法,设计出多层级Gyroid点阵结构,采用激光选区熔化技术制备了相应的点阵结构,并与体积分数相同的初级Ti6Al4V Gyroid点阵结构进行了对比研究.在此基础上,通过有限元模拟和压缩试验,系统研究了多层级Gyroid点阵结构的压缩性能、变形行为和能量吸收性能.结果显示,与相同体积分数的初级Gyroid点阵结构相比,多层级Gyroid点阵结构压缩性能显著提升,其弹性模量、屈服强度和极限强度分别提高了约36.52%,58.55%和57.62%,能量吸收能力提升了约42.85%.此外,与初级Gyroid点阵结构在斜压杆中心区域的45°剪切断裂模式不同,多层级Gyroid点阵结构初期在填充区域发生层状断裂,随后在未填充区域的斜压杆中心区域发生45°剪切断裂.基于Johnson-Cook塑性模型和损伤模型所建立的有限元模型能够准确预测多层级Gyroid点阵结构的变形行为和力学性能,其预测误差在20%以内.文章所设计的多层级Gyroid点阵结构具有优异的力学性能和能量吸收能力,为航空航天领域高性能轻量化零件优化设计与制造提供了新的思路与技术支持. 展开更多
关键词 激光选区熔化 三周期极小曲面 多层级结构 有限元分析 力学性能
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基于OOA-RF的H13钢激光表面硬化工艺参数优化
4
作者 梁强 徐彬源 +2 位作者 徐永航 杜彦斌 李永亮 《表面技术》 北大核心 2025年第5期217-232,275,共17页
目的为提高激光作用于H13钢表面的硬化效果,提出一种基于鱼鹰优化算法(OOA)、优化随机森林算法(RF)的H13钢激光表面硬化工艺参数预测方法。方法首先采用有限元模型粗选激光功率、扫描速度、搭接率等工艺参数的范围,然后在该工艺参数范... 目的为提高激光作用于H13钢表面的硬化效果,提出一种基于鱼鹰优化算法(OOA)、优化随机森林算法(RF)的H13钢激光表面硬化工艺参数预测方法。方法首先采用有限元模型粗选激光功率、扫描速度、搭接率等工艺参数的范围,然后在该工艺参数范围下设计三因素五水平的中心复合试验(CCD),通过有限元模型得到硬化层参数。然后,分别构建响应面(RSM)、RF和基于OOA-RF的平均淬透深度、峰谷差值、峰值温度的预测模型,并对3种模型的预测精度进行分析对比。通过多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行工艺参数寻优,并结合优劣解距离法(TOPSIS)和熵权法(EWM)对寻优解集重新进行排序,从而得到最佳工艺参数组合。结果在最优工艺参数功率为517W、扫描速度为5mm/s、搭接率为48%下进行试验,得到平均淬透深度为723.3μm,与预测值的相对误差为11.15%,峰谷差值为58.75μm,与预测值的相对误差为3.77%,硬化表面平整,无明显凹陷现象,激光表面硬化前的硬度为(165.2±9.2)HV0.5,经表面硬化后提升至(381.4±86.2)HV0.5,平均硬度提高了约1.3倍。结论可为合金激光表面硬化工艺参数的寻优提供参考。 展开更多
关键词 激光表面硬化 随机森林算法 有限元模型 平均淬透深度 中心复合试验 多目标遗传算法
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竹集成材激光雕刻模拟仿真与参数优化
5
作者 刘佳豪 任娜 李荣荣 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第8期183-195,206,共14页
【目的】提升竹集成材的雕刻装饰美观度、提高竹集成材激光雕刻的生产效率,解决因激光雕刻参数选择不当而引起的加工质量问题。【方法】以竹集成材为研究对象,构建激光雕刻有限元仿真模型,探究激光功率、切割速度和扫描精度对竹集成材... 【目的】提升竹集成材的雕刻装饰美观度、提高竹集成材激光雕刻的生产效率,解决因激光雕刻参数选择不当而引起的加工质量问题。【方法】以竹集成材为研究对象,构建激光雕刻有限元仿真模型,探究激光功率、切割速度和扫描精度对竹集成材雕刻表面的温度场与形貌变化的影响规律。同时,利用响应曲面法研究激光雕刻工艺参数对竹集成材的雕刻深度、表面色差和粗糙度的影响,验证有限元仿真模型的合理性并进行参数优化。【结果】激光功率主要影响雕刻表面的雕刻深度和表面色差,雕刻深度与表面色差均随着激光功率的增加而增加。切割速度对竹集成材的雕刻深度、表面色差和粗糙度均有显著影响,切割速度较小时,雕刻深度、表面色差和粗糙度都随着切割速度的增加而降低;切割速度较大时,表面色差随着切割速度的增加而降低,而雕刻深度与粗糙度的下降幅度逐渐缩小并趋于平衡。扫描精度主要影响雕刻深度与雕刻表面粗糙度,雕刻深度和垂直于竹集成材纤维方向的粗糙度(⊥R_(a))均随着扫描精度的增加而增加,而平行于竹集成材纤维方向的粗糙度(∥R_(a))呈现先减小后增大的趋势。经参数优化,激光功率设置为15.6~20.8 W、切割速度为196~300 mm·s^(-1)、扫描精度为200~368 dpi时,雕刻表面2个方向的粗糙度均小于25 μm,同时可兼顾雕刻深度和颜色效果的需求。【结论】有限元仿真模型能够准确模拟激光雕刻过程中竹集成材表面温度场与形貌变化;响应曲面模型具有较高的拟合优度,可用于预测激光雕刻竹集成材的雕刻深度、表面色差和粗糙度变化。 展开更多
关键词 激光雕刻 竹集成材 有限元 响应曲面 参数优化
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基于附加弯矩的小弯曲半径管自由弯曲数值分析与试验研究
6
作者 周鹏 吴为 +3 位作者 徐鑫良 林姚辰 林海松 叶冬冬 《航空制造技术》 北大核心 2025年第7期100-106,共7页
为了减轻管路系统整体质量,增加可用空间,小弯曲半径管的应用越来越广泛,但在自由弯曲成形技术中,成形小弯曲半径管较为困难。本文基于ABAQUS有限元模拟建立小弯曲半径管自由弯曲成形的有限元模型,分析小弯曲半径管的自由弯曲成形过程,... 为了减轻管路系统整体质量,增加可用空间,小弯曲半径管的应用越来越广泛,但在自由弯曲成形技术中,成形小弯曲半径管较为困难。本文基于ABAQUS有限元模拟建立小弯曲半径管自由弯曲成形的有限元模型,分析小弯曲半径管的自由弯曲成形过程,并通过增加附加弯矩的方式来成形相对弯曲半径小于2的管材,试验证明了有限元模型的有效性。通过有限元模拟和自由弯曲试验验证的方法,获得自由弯曲模成形、附加弯矩成形工艺参数与管材成形半径的对应关系,试验表明,弯曲模施加弯矩获得最小相对弯曲半径为2.07,通过增加附加弯矩的方式成形,可使最小相对弯曲半径减小至1.75。 展开更多
关键词 自由弯曲 小弯曲半径 有限元模拟 附加弯矩 加工工艺
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超声滚压对激光选区熔化铝锂合金残余应力的影响模拟研究
7
作者 张伟 李礼 +4 位作者 吴郡苓 戴凌 李鹏飞 张红梅 周建忠 《工具技术》 北大核心 2024年第10期67-74,共8页
研究了铝锂合金试样激光选区熔化残余应力分布以及超声滚压对其应力场的影响。先后建立了单道扫描模型、试样模型以及超声滚压模型;分析了单道扫描模型的温度历史,并将此温度历史扩展至试样的沉积层,最终通过热力耦合与显示动力学分析... 研究了铝锂合金试样激光选区熔化残余应力分布以及超声滚压对其应力场的影响。先后建立了单道扫描模型、试样模型以及超声滚压模型;分析了单道扫描模型的温度历史,并将此温度历史扩展至试样的沉积层,最终通过热力耦合与显示动力学分析获得激光选区熔化和超声滚压后的残余应力分布。结果表明,激光选区熔化试样顶部与四周出现了较大的残余拉应力;在超声滚压作用下,试样表层产生了高频振荡的应力场,并产生了较大的瞬时应力;试样表面残余拉应力转化为压应力,随着深度增加,残余压应力先增大后逐渐减小并逐渐转变为拉应力,最终恢复至激光选区熔化后的应力状态;模拟预测的结果与试验结果吻合较好,具有合理的精度。 展开更多
关键词 铝锂合金 激光选区熔化 超声滚压 残余应力 有限元分析
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基于共轭修形的大模数摆线齿锥齿轮齿面建模及承载性能分析 被引量：1
8
作者 陈金玉 聂少武 李大庆 《机床与液压》 北大核心 2024年第19期1-8,共8页
针对大模数摆线齿锥齿轮在专用铣齿机上难以加工的问题,提出一种面向加工中心的摆线齿锥齿轮齿面模型构建方法。基于摆线齿锥齿轮加工原理,根据刀具与大轮之间的几何位置关系,建立大轮切齿参数计算方法;根据大轮切齿加工数学模型,推导... 针对大模数摆线齿锥齿轮在专用铣齿机上难以加工的问题,提出一种面向加工中心的摆线齿锥齿轮齿面模型构建方法。基于摆线齿锥齿轮加工原理,根据刀具与大轮之间的几何位置关系,建立大轮切齿参数计算方法;根据大轮切齿加工数学模型,推导大轮理论齿面,并通过齿面离散方法获得大轮数值齿面;基于齿轮啮合数学模型推导出与大轮完全共轭的小轮齿面,通过在完全共轭小轮齿面法线方向上构建二阶修形差曲面并进行叠加,获得与大轮齿面呈局部共轭的小轮数值齿面。最后,建立有限元齿面加载接触分析流程,以一对矿用减速器大模数摆线齿锥齿轮副为例,利用ABAQUS软件进行齿轮三维建模和有限元加载接触仿真。结果表明:在实际加载工况下,通过共轭修形构建的小轮齿面与大轮齿面呈局部内对角接触,并且加载接触区受啮合错位影响在大轮齿面内部移动,未脱离齿面产生边缘接触,齿面接触区满足工程需要。仿真结果验证了共轭齿面修形建模方法的可行性。 展开更多
关键词 大模数摆线齿锥齿轮 切齿数学模型 齿面建模 共轭修形 有限元加载接触仿真
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变功率加工对激光熔覆成形零件宏观形貌的影响
9
作者 张宇祺 张凯 +1 位作者 姜兴宇 荣天骄 《热加工工艺》 北大核心 2024年第18期155-158,共4页
通过创新使用模拟加工过程中实时调控激光功率的方法,对该模拟进行实验验证。获得激光功率的实时改变对于成形温度场和热应力场分布的影响规律;同时也得到了改变加工方法后成形试件的温度云图与宏观形貌特征。结果表明:通过改变激光加... 通过创新使用模拟加工过程中实时调控激光功率的方法,对该模拟进行实验验证。获得激光功率的实时改变对于成形温度场和热应力场分布的影响规律;同时也得到了改变加工方法后成形试件的温度云图与宏观形貌特征。结果表明:通过改变激光加工方法,可有效降低成形试样的温度叠加效应与试样成形后的热应力,但达到一定临界点后会降低薄壁件成形效果与粉末利用率。此外改变加工方式还可有效提升试样的高度与可塑性。在实际激光零件加工与修复中,应合理运用加工过中实时改变激光功率的加工方法,既可有效降低成形试样出现加工缺陷的概率,又可提高能源利用率。 展开更多
关键词 激光熔覆成形 有限元模拟 变功率加工 宏观形貌 热应力 温度场
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砷化镓解理加工的划片过程仿真分析及工艺研究
10
作者 张庆正 姜晨 +1 位作者 高睿 蒋金鑫 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2203-2210,共8页
为有效提高砷化镓(GaAs)基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量,开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验。建立GaAs划片过程的有限元仿真模型,根据不同划片工艺,研究划片载荷及应力分布情况;开展解理工艺验证实验,分析解... 为有效提高砷化镓(GaAs)基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量,开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验。建立GaAs划片过程的有限元仿真模型,根据不同划片工艺,研究划片载荷及应力分布情况;开展解理工艺验证实验,分析解理面形貌特征,对划片工艺进行验证。研究结果表明,优化后的工艺方法(即由内向外点划片)可有效降低划片过程材料表面损伤程度,减少脆性断裂现象,实验结果与仿真结果具有较高的一致性。 展开更多
关键词 半导体激光器 谐振腔面 砷化镓解理加工 有限元分析
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基于田口法和响应面法的柔索冲击除锈机工艺参数优化研究
11
作者 李俊霖 龚青山 +3 位作者 吴兢 辛新 陈君文 刘敏 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第11期106-114,共9页
柔索冲击接触除锈是一种很好的钢板表面除锈及强化工艺方法,合理的工艺及结构参数组合对除锈质量有较大的影响,找到较优的参数组合对提高除锈质量有重要的意义。以项目组前期研发的柔索冲击接触钢板表面除锈机为研究对象,提出一种针对... 柔索冲击接触除锈是一种很好的钢板表面除锈及强化工艺方法,合理的工艺及结构参数组合对除锈质量有较大的影响,找到较优的参数组合对提高除锈质量有重要的意义。以项目组前期研发的柔索冲击接触钢板表面除锈机为研究对象,提出一种针对直接影响装置除锈质量的相关工艺参数的优化方法。建立除锈机的接触力学模型,根据力学模型影响因素,确定柔索直径、滚筒高度、滚筒转速为待优化参数;采用田口法及响应面优化方法,计算参数组合信噪比值评价方案稳定性,构建面向冲击接触应力的预测优化模型,进一步全局预测优化,获取稳定性最佳、接触应力最佳参数组合,实现除锈效果提升的同时,提高钢板表面机械性能。最后以最佳参数组合调整柔索冲击除锈机进行除锈测试,验证了所提出优化方法实现了柔索冲击除锈机的除锈性能提升的目标。 展开更多
关键词 田口法 响应面法 柔索冲击除锈机 工艺参数优化 有限元分析
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多点激光冲击强化50CrVA合金钢残余应力场的数值模拟 被引量：2
12
作者 李晖 王宝钢 +1 位作者 蔡敏 杨军胜 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期85-92,共8页
基于ABAQUS/Explicit软件模块的显示动态分析方法,建立50CrVA合金钢激光冲击强化的有限元模型,对单点圆形光斑下松弛持续时间的收敛性进行研究,确定松弛持续时间,采用有限元模拟方法研究了圆形光斑多点激光冲击强化后冲击区域的残余应... 基于ABAQUS/Explicit软件模块的显示动态分析方法,建立50CrVA合金钢激光冲击强化的有限元模型,对单点圆形光斑下松弛持续时间的收敛性进行研究,确定松弛持续时间,采用有限元模拟方法研究了圆形光斑多点激光冲击强化后冲击区域的残余应力分布,并与试验结果进行对比;采用该模拟方法分析了圆形和方形光斑单点激光冲击强化过程中应力波的分布与强化后残余应力的分布,以及多点激光冲击强化时激光功率密度、光斑形状对残余应力场的影响。结果表明:确定的松弛持续时间为0.0001 s;模拟得到圆形光斑多点激光冲击强化后残余压应力随深度的增大而减小,变化趋势与试验结果基本吻合,最大残余压应力的相对误差为6.8%,验证了有限元模型的准确性;在相同能量输入条件下,光斑的形状不会影响单点激光冲击强化后的残余应力场;随着平均激光功率密度的增加,最大残余压应力均增大;方形光斑多点激光冲击强化后的最大残余压应力(704 MPa)略高于圆形光斑多点激光冲击强化(692 MPa),方形光斑和圆形光斑多点激光冲击强化后的表面残余应力波动率分别为10.9%,12.9%,方形光斑多点激光冲击强化后的残余应力分布更均匀。 展开更多
关键词 多点激光冲击强化 50CrVA合金钢 光斑形状 残余应力 有限元模拟
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车用垂直腔面发射激光器模组整板金锡共晶焊接工艺
13
作者 周浩 吴丰顺 +3 位作者 周龙早 孙平如 魏冬寒 张志超 《半导体技术》 北大核心 2024年第1期50-55,102,共7页
激光雷达及飞行时间(ToF)传感器中垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组使用的银胶固晶工艺存在银迁移及硫化问题,亟需开发一种可靠性高并可量产的整板金锡共晶焊接工艺。以单颗焊接模式下单因素实验及正交实验为基础,借助Ansys热仿真工具,探... 激光雷达及飞行时间(ToF)传感器中垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组使用的银胶固晶工艺存在银迁移及硫化问题,亟需开发一种可靠性高并可量产的整板金锡共晶焊接工艺。以单颗焊接模式下单因素实验及正交实验为基础,借助Ansys热仿真工具,探究整板焊接中基板与压头之间合适的匹配温度。单因素控制变量实验发现,固晶芯片推力随共晶温度、压头行程、共晶时间的增加先增大后减小,正交实验得到最佳工艺参数为共晶温度320℃、压头行程500μm、共晶时间4 s。采用优选工艺参数500μm、4 s、270~350℃进行整板焊接,平均固晶芯片推力为821 N,相较银胶固晶工艺提高了139%。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组 金锡共晶焊料 整板焊接 正交实验 有限元模拟
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面向隧道变形检测研究的数字孪生方法
14
作者 苏哲 罗哉 +2 位作者 杨力 江文松 刘慧平 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1392-1401,共10页
针对隧道变形慢、难以获得有效实验检测数据导致隧道变形检测技术研究受限的问题,本文提出一种面向隧道变形检测研究的数字孪生方法,建立高保真隧道孪生模型;通过有限元模拟隧道的变形情况,输出隧道孪生模型的变形真值;搭建虚拟仿真平台... 针对隧道变形慢、难以获得有效实验检测数据导致隧道变形检测技术研究受限的问题,本文提出一种面向隧道变形检测研究的数字孪生方法,建立高保真隧道孪生模型;通过有限元模拟隧道的变形情况,输出隧道孪生模型的变形真值;搭建虚拟仿真平台,实现在虚拟环境中对隧道模型的三维激光扫描,以获得大样本检测数据,辅助训练变形检测方法;变形检测采用Geotransformer神经网络实现隧道点云配准,通过拟合隧道中轴线获取隧道断面点云,实现隧道变形分析。实验结果表明,该方法有效克服隧道变形检测技术研究受实验场地限制等问题,隧道模型表面重建平均误差为0.00253 mm,最大误差为1.1325 mm,与有限元方法输出变形真值对比,变形检测平均误差小于0.34 cm,验证该变形检测方法具备较高的准确性,基本满足工程需求。 展开更多
关键词 测量 数字孪生 隧道变形检测 表面重建 有限元 激光点云
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激光冲击TC4残余应力场的试验及有限元分析 被引量：25
15
作者 张永康 周立春 +2 位作者 任旭东 李杨 鲁金忠 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2009年第1期10-13,18,共5页
为提高钛合金的疲劳强度,采用Nd:Glass强脉冲激光对TC4钛合金表面进行冲击强化处理,采用X射线应力仪对冲击区的残余应力场进行测试,并采用ABAQUS有限元仿真软件对其残余应力场进行分析计算.结果表明,激光冲击使材料表面残留较大幅度的... 为提高钛合金的疲劳强度,采用Nd:Glass强脉冲激光对TC4钛合金表面进行冲击强化处理,采用X射线应力仪对冲击区的残余应力场进行测试,并采用ABAQUS有限元仿真软件对其残余应力场进行分析计算.结果表明,激光冲击使材料表面残留较大幅度的残余压应力,当激光功率密度为3 GW.cm-2时,表面残余压应力值高达400 MPa,残余压应力层的深度约为0.6 mm.有限元分析结果与试验测试值有较好的一致性.不同激光功率密度下残余应力场的有限元分析结果表明,激光功率密度大于1.6 GW.cm-2,冲击区将产生残余压应力,随着功率密度的增加,残余压应力增加并趋于饱和,分析结果可为激光冲击工艺参数的优化提供理论依据. 展开更多
关键词 激光冲击 残余应力 功率密度 钛合金 有限元分析
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激光激发声表面波在缺陷板材中散射过程的有限元分析(英文) 被引量：14
16
作者 关建飞 沈中华 +2 位作者 许伯强 倪晓武 陆建 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1128-1132,共5页
利用有限元法模拟了金属板材中激光激发的声表面波经过缺陷位置时发生散射的瞬态过程,采用线状激光源作为超声导波的激发源.针对三种不同深度的表面缺陷以及三种亚表面缺陷的模型进行了对比计算,结果显示缺陷的深度及位置对声表面波的... 利用有限元法模拟了金属板材中激光激发的声表面波经过缺陷位置时发生散射的瞬态过程,采用线状激光源作为超声导波的激发源.针对三种不同深度的表面缺陷以及三种亚表面缺陷的模型进行了对比计算,结果显示缺陷的深度及位置对声表面波的时域特征存在显著的影响.表面缺陷深度越深将产生较大幅度的表面反射回波,亚表面缺陷的影响将取决于缺陷上顶面距离板材上表面的距离.因此,数值模拟结果表明通过分析激光产生的表面波形可以判定近表面缺陷的尺寸和所处的位置. 展开更多
关键词 激光激发 瑞利波 有限元 表面缺陷
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激光加工熔池自由表面形貌的理论研究 被引量：3
17
作者 左都罗 朱大庆 +1 位作者 周新军 李适民 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第4期204-208,共5页
报道了激光加工的包含熔池自由表面的准稳态有限元模型。研究表明：Ｍａｒａｎｇｏｎｉ力和蒸气压力是决定自由表面形貌的内在因素，当熔池温度低于沸点时，前者是主要原因，并且重力方向变化对表面形貌有明显的影响；气流是主要的外在... 报道了激光加工的包含熔池自由表面的准稳态有限元模型。研究表明：Ｍａｒａｎｇｏｎｉ力和蒸气压力是决定自由表面形貌的内在因素，当熔池温度低于沸点时，前者是主要原因，并且重力方向变化对表面形貌有明显的影响；气流是主要的外在因素，它的分布和大小能明显影响熔池自由表面形貌。 展开更多
关键词 激光加工 自由表面 有限元 熔池
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920nm光抽运垂直外腔面发射半导体激光器结构设计(英文) 被引量：11
18
作者 梁雪梅 吕金锴 +3 位作者 程立文 秦莉 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期79-85,共7页
设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单... 设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单个周期内不同阱的个数(1,2和3)、不同阱深、不同垒宽、不同非吸收层组分、不同非吸收层尺寸条件下,器件性能的改变,特别是模式、阈值和光-光转换效率的改变,从而选择一个最佳的结构。 展开更多
关键词 半导体激光器 结构设计 有限元 垂直外腔面发射激光器 光抽运
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激光激发材料中近场声表面波的数值模拟 被引量：10
19
作者 倪辰荫 石一飞 +2 位作者 沈中华 陆建 倪晓武 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期592-595,共4页
用有限元方法数值模拟了激光热弹机制下激发材料中的声表面波,分别建立了激光照射无表面缺陷的材料以及含有矩形凹槽缺陷情况下声表面波激发与传播的模型,通过数值计算分别得到了无表面缺陷和存在不同深度表面缺陷的情况下,位于激光光... 用有限元方法数值模拟了激光热弹机制下激发材料中的声表面波,分别建立了激光照射无表面缺陷的材料以及含有矩形凹槽缺陷情况下声表面波激发与传播的模型,通过数值计算分别得到了无表面缺陷和存在不同深度表面缺陷的情况下,位于激光光斑辐照半径内固定一点的垂直于材料表面方向的位移曲线。进而计算了固定缺陷尺寸情况下位于入射激光光斑半径之外几百微米范围内各点垂直于材料表面方向的位移。 展开更多
关键词 激光超声 无损检测 有限元方法 表面缺陷 声表面波
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强激光辐照铝靶温度分布数值模拟及实验研究 被引量：9
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作者 王振宝 吴勇 +2 位作者 杨鹏翎 冯国斌 张磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2061-2065,共5页
采用喷砂、磨砂、镀金表面处理工艺得到了铝靶的激光能量耦合系数。从经典傅里叶热传导方程出发,建立了强激光辐照铝靶下铝靶温度场分布数值模拟理论模型。利用有限元软件,模拟计算了连续激光辐照下铝靶的温度场分布,给出了连续均匀光... 采用喷砂、磨砂、镀金表面处理工艺得到了铝靶的激光能量耦合系数。从经典傅里叶热传导方程出发,建立了强激光辐照铝靶下铝靶温度场分布数值模拟理论模型。利用有限元软件,模拟计算了连续激光辐照下铝靶的温度场分布,给出了连续均匀光斑和高斯光斑辐照下,不同表面处理工艺的铝靶所对应的最大温升。开展了铝靶强激光辐照验证实验,利用热电偶实际测量得到了辐照激光光斑中心对应的铝靶背表面最大温升,该实验结果与计算结果吻合较好。对铝靶前表面的烧蚀形貌进行了分析,与理论计算的温度场分布情况相符合,验证了数值模拟的有效性。 展开更多
关键词 强激光 表面处理 耦合系数 温度场 有限元
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