کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8051814 1519375 2018 28 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
The closed form solutions for axisymmetric modeling of thermal stress due to repetitive pulse laser heating
ترجمه فارسی عنوان
راه حل های فرم بسته برای مدل سازی محور متساوی استرس حرارتی به دلیل گرمایش لیزر تکراری پالس
کلمات کلیدی
مدل سازی، راه حل های بسته استرس حرارتی، حرارت لیزری، پالس تکراری،
ترجمه چکیده
گرمای لیزر پالس تکراری در صنایع لیزر مانند جوشکاری لیزر، برش لیزری و حفاری لیزر با توجه به اثر انباشت انرژی آن، به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد. مدلسازی اثر جابجایی حرارتی مکانیکی گرمای لیزر تکراری پالس می تواند درک فرایند حرارتی فیزیکی آن را افزایش دهد. در این مقاله مدلسازی محورهای تنش حرارتی برای مواد جامد لیزر لیزر تکراری معرفی شده است و راه حل های فرم بسته آن بر اساس روش نیمه تحلیلی بدست آمده است. دقت و کارآیی راه حل های فرم بسته به مقایسه با نرم افزار مدل سازی عددی موجود بر اساس روش المان محدود می شود. توزیع تنش حرارتی برای مکان های مختلف شعاعی، مکان های محوری و چرخه های شغلی محاسبه شده و اثرات این پارامترها بر مشخصات زمانی توزیع تنش حرارتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در منطقه تابش اشعه لیزری، سه جزء تنش حرارتی به عنوان استرس فشاری نشان داده شده است. و خارج از منطقه تابش لیزر، مولفه حلقه به عنوان استرس کششی نشان داده شده است. در سطح مواد، تغییرات تنش های حرارتی به علت جذب مستقیم انرژی لیزری اتفاق می افتد. با افزایش عمق، افزایش و کاهش تنش های حرارتی به تدریج صاف می شود. چرخه کار تأثیر قابل توجهی بر پروفیل تنش های حرارتی دارد. در شرایط مشابه، حداکثر مقدار تنش های حرارتی با افزایش چرخه کار افزایش می یابد. نتایج این مطالعه می تواند برخی از مبانی نظری را برای معکوس پارامتر و بهینه سازی گرمای لیزر تکراری پالس، و نیز برخی تحقیقات تجربی متناظر ارائه دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
پیش نمایش مقاله
راه حل های فرم بسته برای مدل سازی محور متساوی استرس حرارتی به دلیل گرمایش لیزر تکراری پالس
چکیده انگلیسی
Repetitive pulse laser heating is increasingly being used in the laser processing industry such as laser welding, laser cutting and laser drilling due to its energy accumulation effect. Modeling of thermo-mechanical coupling effect of repetitive pulse laser heating can enhance the understanding of its thermo physical process. In this paper, an axisymmetric modeling of thermal stress for repetitive pulse laser heating solid materials is introduced, and its closed form solutions are obtained based on a semi-analytical method. The accuracy and efficiency of the closed form solutions are verified by comparison with the existing numerical modeling software based on the finite element method. Distributions of thermal stress for different radial locations, axial locations and duty cycles are calculated, and effects of these parameters on temporal profile of the thermal stress distributions are analyzed. In the region of laser irradiation, three components of thermal stress are all shown as compressive stress. And outside the region of laser irradiation, the hoop component is shown as tensile stress. On the material surface, the change of thermal stresses is very sharp as a result of direct absorption of incident laser energy. With the increasing of the depth, the rises and decreases of thermal stresses become smooth gradually. The duty cycle has a significant effect on the profiles of thermal stresses. In the same conditions, the maximum value of thermal stresses gets higher as the duty cycle decreases. Results of this study can provide some theoretical basis for parameter inversion and optimization of repetitive pulse laser heating, as well as some corresponding experimental research.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Mathematical Modelling - Volume 58, June 2018, Pages 459-472
نویسندگان
, ,