激光輻照AZ31B鎂合金表面溫度場特征演化的數值模擬.pdf

1、連續(xù)激光輻照金屬材料的溫度場研究是激光加工等領域的重要研究內容之一。然而，在實際應用中通過總結實驗規(guī)律的方法來研究激光熱處理過程中溫度場的變化規(guī)律是十分困難的。通過建立模型對激光加工過程進行數值仿真，可以從理論上準確的預計激光對物質的熱作用，實現對激光加工工藝的優(yōu)化控制。因此，進行連續(xù)激光輻照金屬材料的溫度場分布規(guī)律的數值仿真研究，對激光加工等領域有著重要的意義。
　　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狀，并

2、簡要介紹了有限元法基本理論以及有限元法在傳熱學中的應用。
　　采用有限元法，對建立的激光輻照AZ31B鎂合金表面產生的溫度場的數值計算模型進行數值仿真，并對仿真結果進了行理論分析。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AZ31B鎂合金表面溫度場變化規(guī)律的影響。分析了當材料表面達到相變溫度時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參考點的溫度場變化情

3、況。
　　仿真結果表明: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減少，導致各點的溫度也相對較低;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到的最高值，當激光功率取值高時，激光光束照射到材料表面時各參考點就可以在相同的時間內吸收更多的激光能量，因此激光功率取值越高則各點的溫度變化速度和溫度值也