Проблемы моделирования взаимодействия лазерного излучения с анизотропными средами и композиционными материалами



Pdf просмотр
страница9/9
Дата01.02.2018
Размер0.66 Mb.
ТипСтатья
1   2   3   4   5   6   7   8   9

9
полей вызвано более высоким оттоком тепла на углу пластины (в этой граничной области заданы условия первого рода - температура на поверхности постоянна и равна температуре воздуха).
При перемещении лазерного источника дальнейший прогрев зависит от величины его смещения от первоначального положения. Если новое положение источника находится близко к зоне высокой температуры, то происходит дальнейшее увеличение температуры в окрестности области воздействия, что может привести к перегреву. Целью проведения модельных расчетов было определения таких условий воздействия, которые не приводили бы к перегреву поверхности выше 1600 0
С градусов.
Рис. 8. Температурные поля на соседних временных слоях.
На рис. 8 показано положение источника излучения и распределение температурных полей, полученные при расчетах, на двух соседних временных слоях. В белых квадратиках указаны средние расчетные температуры в окрестности расчетной точки и величины мощности теплового источника. Полученные результаты показывают, что схема устойчива, не возникает осциллирующих составляющих, а изменение временного шага не приводит к потере устойчивости схемы. Величина перемещения лазера на шаге составляла величину порядка двух размеров области лазерного воздействия (несколько нанометров). При такой скорости перемещения перегрева не происходила и температура в области воздействия составляла 1400-1500 0
С.
Если при расчете использовать невысокие мощности и небольшие скорости перемещения лазерного источника, то расчеты показывают, что разогретая высокотемпературная область успевает охладиться, и в результате моделирования мы


10
наблюдаем движение по поверхности отдельного пятна с небольшим уширением и заданным диапазоном рабочих температур, рис.9.
Рис. 9. Температурные поля при медленном перемещении лазерного источника небольшой мощности
При увеличении мощности лазера и увеличении скорости его перемещения, процессы кондуктивного теплообмена не позволяют поверхности значительно охладиться, и за лазером тянется температурный шлейф (время процесса термообработки уменьшено в 10 раз по сравнению со временем обработки в предыдущем численном эксперименте):
Рис. 10. Температурные поля при быстром перемещении лазерного источника большой мощности
В этом случае при таких же параметрах среды температура в области лазерного пятна достигала температуры 1800-1900 0
С градусов.
В проведенных расчетах использовалась непрозрачная среда, и поэтому учет условия прогрева оптически прозрачных сред могут значительно изменить полученные картины. В


11
первую очередь, следует ожидать, что это приведет к прогреву материала на большую глубину, и, соответственно, уменьшит температуры разогреваемого материала при той же длительности лазерного воздействия.
Выводы.
Разработанный программный комплекс, используемый для моделирования процессов высокоинтенсивного нагрева, позволяет проводить вычисления для широкого круга задач с граничными условиями первого и второго рода, а также со смешанными граничными условиями. Отсутствие осцилляций в получающихся численных решениях и возможности контроля погрешности в каждой расчетной точке, позволяют получать адекватные результаты, соответствующие реальному поведению физической системы.
Использование разработанной программной среды для моделирования воздействия лазерного источника на поверхность различных материалов и проведение серии численных экспериментов позволит выявить необходимые технологические параметры при поверхностной термической обработке сложных композиционных и анизотропных изделий.
Библиографический список.
1. Бокуть В.В., Кондратенко В.С. и др. Термоупругие поля в твердых телах при его обработке лазерными пучками специальной формы. - Минск., Изд-во ИФ АН
БССР,1987,- 59 с.
2. Светушков Н.Н., Кластерный подход для описания сложных физических объектов //
Тез. докл. совещ. зав. каф. Вузов России. под.ред. Г.Г.Спирина - М.: АПР, 2009. -
С.267-271.
3. Светушков Н.Н., Топологические принципы построения двумерных кластерных моделей. // Тез. докл. совещ. зав. каф. Вузов России. под.ред. Г.Г.Спирина - М.: АПР,
2009. - С.272-273.
4. Светушков Н.Н., Третьякова О.Н., О моделировании процессов лазерного нагрева поверхностей материалов. // Журнал «Приборы», М: 2009, № 8(110), - С. 59-63.
Сведения об авторах:


12
Светушков Николай Николаевич, старший научный сотрудник Московского авиационного института (государственного технического университета). 8-916-3063780,
(499) 153-2084, e-mail: svt.n.n@mail.ru
Третьякова Ольга Николаевна, профессор, Московского авиационного института
(государственного технического университета), к.ф.-м.н, тел:8-9055420318,email:tretiyakova_olga@mail.ru

Каталог: upload -> iblock
iblock -> Программа по обществознанию
iblock -> А. Г. Свинаренко
iblock -> «Социальные проблемы молодежи во взаимодействии с государством»
iblock -> Компьютерные социальные сети в контексте виртуализации современной культуры
iblock -> Право. Личность. Интернет Предисловие
iblock -> Программа вступительного экзамена по специальной дисциплине профиля
iblock -> Информация. Собственность. Интернет: Традиция и новеллы в современном праве
iblock -> Тема №10 Проблема сознания в философии и науке


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница