平顶激光辐照CF/PEEK复合材料熔凝过程有限元仿真

为了阐明平顶激光辐照下碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)的熔凝特性,构建了方形平顶激光束的数学模型和CF/PEEK复合材料的几何模型,利用COMSOL有限元仿真软件,计算仿真了方形平顶激光辐照CF/PEEK的加热过程和停止加热后的冷却过程。其中,方形平顶激光功率密度为5 MW/m,平顶区域功率占比为94.37%,加热15 ms使CF/PEEK的表面温度达到370℃左右。在沿碳纤维轴向方向上,辐照区域内温差0.5℃以内,辐照区域边缘温差1℃左右;在沿碳纤维径向方向上,辐照区域内温度曲线呈现波浪状,波峰与波谷的温差为4℃,辐照区域边缘温差为5℃左右。在CF/PEEK凝固过程中,会有小型熔池区域出现,并且存在较大的固液共存区。