高斯激光辐照下分层材料的温度分布研究

论文摘要

本文在调研了分层材料光热温度场研究的现状的基础上,建立了高斯激光辐照下分层材料温度场模型,采用积分变换的方法求解出三维温度场的解析表达式,使用前推回代法数值化分析了热辐射和热对流对材料内部温度场分布的影响;使用插值法研究了材料物性参数随温度变化引起的瞬态温度场分布变化。通过对分层试样温度场分布随不同参数变化的数值计算,系统分析了激光参数、试样尺寸、材料参数对温度场分布的影响;最后,对一维温度场模型的局限性进行了分析。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 概要
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 本文的主要研究工作
• 参考文献
• 第二章 激光辐照下材料的温度场
• 2.1 热传递的基本方式
• 2.2 试样的热导率与温度关系
• 2.3 激光与物质的相互作用
• 2.3.1 物质对激光的吸收机理
• 2.3.2 激光光热技术基本原理
• 2.4 激光辐照下材料的温度场
• 2.4.1 温度场建模类型
• 2.4.2 热传导方程和定解条件
• 2.4.3 温度场模型求解方法
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 高斯激光辐照下分层材料温度场三维模型
• 3.1 分层材料温度场模型简介
• 3.2 三维温度场数学模型的建立
• 3.3 三维温度场数值计算结果与分析
• 3.3.1 材料热物性参数随温度变化对材料温升的影响
• 3.3.2 热辐射与热对流对材料温升的影响
• 3.3.3 激光参数对材料温升的影响
• 3.3.4 涂层材料参数对材料温升的影响
• 3.3.5 防护层对材料温升的影响
• 3.4 三维温度场模型应用于材料内缺陷的数值计算
• 3.4.1 试样表面温升与缺陷深度的关系
• 3.4.2 试样表面温度差与缺陷深度的关系
• 3.4.3 试样表面温升与缺陷尺寸大小的关系
• 3.4.4 试样表面温度差与缺尺寸大小的关系
• 3.5 一维温度场模型的局限性
• 3.5.1 一维温度场的解析式
• 3.5.2 一维温度场模型的局限性分析
• 3.6 小结
• 参考文献
• 第四章 总结与展望
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 详细摘要