长脉冲激光照射铝合金温度与热应力分析

"长脉冲激光作用下铝合金板材温度和热应力分析" 在本文中，研究人员探讨了长脉冲激光对7A04铝合金板材加热时的温度分布和热应力变化情况。他们运用冯·米塞斯屈服准则，这是一种描述材料在塑性变形阶段的行为的理论，以及弹塑性本构关系，来构建一个空间轴对称的有限元模型。这个模型旨在模拟高斯分布光强的激光光束如何影响铝合金板的热响应。 通过有限元有限差分混合算法，研究人员能够计算出在激光照射下，铝合金板的温度场和热应力场。结果显示，目标上表面的米塞斯应力主要集中在激光作用的中心点附近，而在远离中心点的位置，米塞斯应力显著减小，对目标的破坏作用微乎其微。此外，他们发现计算得到的米塞斯等效应力远低于7A04铝合金的屈服强度，这意味着在这种条件下，铝合金板不会发生明显的塑性变形或断裂。 文章指出，这种分析对于理解和优化激光加工工艺至关重要，特别是在激光焊接、切割或表面处理等应用中。通过对温度和应力的精确预测，可以减少由于过热或不适当的热应变而导致的材料损伤或性能下降。同时，实验结果与仿真计算的一致性验证了所建立模型的准确性和实用性。 关键词涉及的领域包括激光技术、长脉冲激光、脉冲串、热应力场和温度场。这些概念是激光材料加工中的核心要素，了解它们之间的相互作用有助于提升激光加工的效率和质量。文章的结论对于工程实践和理论研究都具有重要的参考价值，为激光与金属材料相互作用的进一步研究提供了基础。 这篇研究详细分析了长脉冲激光对铝合金板材的热物理效应，揭示了激光加热过程中材料内部的温度分布和应力变化规律，为实际工业应用中激光加工参数的选择和控制提供了理论依据。