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温度场对La<sub>2</sub>Ti<sub>2</sub>O<sub>7</sub>薄膜光学性质的影响
摘要： 为研究温度场对La2Ti2O7薄膜的微观结构、光学特性及激光损伤响应的影响，采用相同电子束蒸发参数分别在硅和熔融石英基底上制备了一组薄膜。通过施加不同温度的快速热退火来模拟温度场作用，利用XPS、XRD、椭偏仪和激光损伤测试研究了La2Ti2O7薄膜的结构、光学常数及激光损伤响应。结果表明：随着温度升高，Ti4+逐渐转化为Ti3+，导致折射率升高、消光系数增大且吸收更严重；当温度超过800°C时，氧损失现象更为显著。退火薄膜密度在600-1000°C升温过程中先增后减，在800°C时达到最大值。研究发现结晶化、氧损失与致密化过程均与La2Ti2O7薄膜的激光损伤阈值相关，当温度高于900°C时薄膜激光损伤阈值急剧下降。
关键词： 温度场、光学特性、La2Ti2O7薄膜、激光诱导损伤
更新于2025-09-23 15:21:21
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热机械过程的实验研究：激光焊接与粉末床熔融
摘要： 本研究开发了一种实验方法，用于分析和深入理解粉末床激光焊接与熔化过程。通过应用不同光学诊断工具（高速摄像机、红外相机、高温计等）测量多种物理量（熔池形貌、温度场、残余应力及变形）。由此，在激光焊接过程中获得的测量数据有助于建立实验结果数据库（实验基准）。对粉末床熔化过程的研究深化了对熔池形成与行为相关物理机制的理解。这些成果可供研究人员改进并验证此类工艺的数值模拟。
关键词： 光学诊断、熔池、粉末床熔化、残余应力、激光焊接、温度场
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种用于声场和温度场重建的混合分布式光纤传感器
摘要： 我们提出并实验验证了一种基于相位敏感光时域反射仪（Ф-OTDR）与拉曼光时域反射仪（ROTDR）混合的分布式光纤传感器（DOFS），可同步重建传感光纤全长的声场与温度场。探针脉冲产生的瑞利后向散射（RBS）、拉曼斯托克斯光（RS）和反斯托克斯光（RAS）通过波分复用滤波器分离：RBS由外差平衡光电探测器（BPD）接收以实现定量振动测量和动态声场重建，RS与RAS分量则直接由雪崩光电二极管（APDs）接收进行温度解调。实验结果表明，该混合系统能在12公里标准单模光纤上实现最大0.95℃不确定度的温度剖面测量（线性响应度R2=0.9986），同时同步检测周期性敲击事件；在相同光纤12公里处可清晰识别100Hz正弦振动信号，实现了高精度的分布式敲击振动与温度同步测量。
关键词： 温度场，分布式光纤传感器，声场，相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR），拉曼
更新于2025-09-23 15:21:01
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B1500HS钢/Q235激光拼焊板在外部热作用下的温度场数值模拟
摘要： 本文以高强度B1500HS钢/Q235激光拼焊板为研究对象，基于激光焊接温度场理论模型建立了其激光焊接过程有限元模型。在常规条件和外部热作用（ETA）下对激光拼焊板的温度场进行数值模拟，对比分析了焊接接头的热循环曲线，并研究了焊接功率和焊接速度对焊缝宽度的影响。结果表明：ETA条件下焊缝及热影响区冷却速率大幅降低，相变温度以上停留时间延长，有利于高温奥氏体组织均匀化及焊接接头力学性能协调；相同焊接功率下ETA焊缝宽度大于常规焊接，且焊接速度越大焊缝宽度越??；为保证焊接熔透性，焊接速度应控制在2-7mm/s范围内。
关键词： 激光焊接、外部热作用、冷却速率、数值模拟、温度场
更新于2025-09-23 15:21:01
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高锰TWIP980钢激光焊接的实验与数值模拟研究
摘要： 本文采用Simufact焊接软件对2mm厚TWIP980钢板激光裁剪工艺进行数值模拟。结果表明：激光焊接热源中心区域小且温度高，熔池前端呈水滴状轮廓与漏斗形截面。模拟焊缝与实际焊缝具有高度吻合性。随着热输入（线能量）增大，热循环峰值温度与焊件宽度均增加。模拟结果显示：焊缝垂直于焊道方向（沿表面）的残余应力大于沿焊道方向的残余应力，二者均大于垂直于焊道方向（沿厚度方向）的残余应力。焊接产生的残余应力主要集中于垂直于焊缝的方向。热输入增大时，焊后变形随之增加。针对所研究的TWIP980钢，推荐激光裁剪板（LTB）焊接参数为：功率3kW、焊接速度3m/min，此为实际焊接中的最优工艺参数。验证了该软件对TWIP980钢激光焊接模拟的指导意义。
关键词： 数值模拟、激光焊接、残余应力、温度场、TWIP980钢
更新于2025-09-23 15:19:57
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碳纤维增强塑料复合材料激光辐照温度场研究
摘要： 本研究基于Abaqus软件，探究了不同纤维方向碳纤维增强复合材料（CFRP）激光加热过程中的温度分布特征。通过均质化模型分析比较了不同铺层方向层合板的3D温度场分布与温度历程，发现激光聚焦特性会导致显著的温度梯度；同时由于碳纤维轴向热导率较高，CFRP层合板温度场会沿纤维方向延伸。而厚度方向导热性差，导致下层材料难以达到熔融温度。为验证模型有效性，搭建了由红外热像仪和热电偶组成的实时温度场测量装置，结果表明该模型能有效模拟激光辐照复合材料的温度场。
关键词： 碳纤维增强塑料复合材料、激光、有限元模拟、温度场
更新于2025-09-23 15:19:57
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丝材送进激光沉积过程中填充焊丝加热与熔化的分析模型
摘要： 增材制造技术，特别是送丝激光熔覆技术，能通过部分或完全省去铸造、机加工和焊接等工艺环节，显著缩短大型或复杂形状零件的生产周期。本研究旨在建立送丝激光熔覆过程中填充焊丝加热与熔化的解析模型。采用泛函分析方法求解热传导问题，其计算时效性较数值方法高出数个数量级。所得解析解可确定焊丝表面任意分布热流下的温度场。研究发现：送丝速度较高时，焊丝端部在距激光轴线更远处即完全熔化；熔化表面形态亦受送丝速度影响——低速送丝时焊丝横截面受热更均匀，且熔化表面倾角较小。
关键词： 温度场、格林函数、热源、激光沉积、填充焊丝
更新于2025-09-16 10:30:52
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层间停留时间对激光金属沉积壁体变形和残余应力的影响
摘要： 激光金属沉积是一种先进的制造技术，能够生产大型部件并部分或完全消除机加工和焊接工序。该工艺的特点是堆积层局部受热不均，导致应力分布可能超过材料屈服强度，从而造成尺寸精度损失。层间停留时间对温度场有显著影响。本研究通过实验与数值模拟方法，探究了层间停留时间对2毫米厚板材边缘单道壁激光金属沉积过程中变形与应力分布的影响。沉积材料为IN625镍基合金，基板材料为AISI 316不锈钢。无停留时间的试验中观察到：由于最后一层沉积后的均匀收缩及纵向残余压塑性应变水平降低，残余位移减小。自由边缘位移峰值增量出现在首层沉积时，后续沉积层将在已发生塑性变形的堆积层上进行。有停留时间的试验显示，堆积层顶部附近的纵向拉应力及边缘附近的横向应力高于材料屈服强度。
关键词： 温度场、激光金属沉积、残余应力、模拟、变形
更新于2025-09-16 10:30:52
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H13钢在不同模型中选择性激光熔化温度传导行为的数值模拟
摘要： 在考虑熔化潜热和温度相关的热物理性质的基础上，分别采用高斯体热源对基板-粉末（SP）模型、全粉末（FP）模型和部分固体（PS）模型进行单道及多道扫描策略下的温度场与熔池形貌分析。结果表明：单道扫描的最大温度（Tmax）和最大冷却速率（vcmax）随预热温度升高而增大，而最大加热速率（vhmax）呈相反趋势。预热温度对SP模型的熔池长度和深度、FP模型的熔池宽度影响最为显著。由于热量累积效应，各道次Tmax随模型内固体体积减少而升高，且在多道扫描策略中随扫描道次增加而上升。得益于SP模型突出的导热性，多道扫描的热累积对其熔池尺寸影响最小，但会显著加剧PS模型和FP模型的熔池长度增长。SP模型的验证实验与模拟结果高度吻合，证实数值模拟能有效预测选区激光熔化过程中的温度场与熔池形貌。
关键词： 数值模拟，H13钢，温度场，熔池形貌，选择性激光熔化
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第25届自动化与计算国际会议(ICAC) - 英国兰开斯特(2019.9.5-2019.9.7)] 2019年第25届自动化与计算国际会议(ICAC) - 激光熔覆45钢温度场仿真与实验分析
摘要： 为探究激光熔覆过程中温度场变化对熔覆层质量及基体变形的影响，采用ANSYS有限元分析软件中的APDL参数化设计语言建立激光熔覆工艺模型并进行熔覆过程仿真。通过动态模拟熔覆过程中的冷却阶段温度场分布，并在相同工艺参数下开展实验验证与对比。结果表明：当激光功率1800W、送粉速率20g/min、扫描速度8mm/s时，单道熔覆层成形质量最佳。熔覆仿真过程中熔池温度及时序曲线峰值温度基本恒定，温度场呈稳态分布；熔覆后熔覆层温度向两端扩散，冷却过程中温度场变化逐渐减弱并处于非稳态，且随冷却时间延长温降梯度逐渐减小。在相同工艺参数下进行温度场冷却分析，实验结果与仿真结果的误差小于10%，高度吻合，对实际实验具有重要指导意义。
关键词： 温度场、有限元分析、激光熔覆
更新于2025-09-12 10:27:22