机电设备零件缺陷激光熔覆修复过程温度场模拟研究

温度场是决定机电设备零件缺陷激光熔覆修复质量的重要因素,为了提升激光熔覆修复质量,提出机电设备零件缺陷激光熔覆修复过程温度场模拟方法。建立机电设备零件物理模型,根据该模型分析不同路径下的激光熔覆扫描过程,确立物理模型的信息参数。对物理模型实行网格划分,获取机电设备零件缺陷在修复过程中的温度场分布特征及变化规律。根据分析结果和物理模型对不同搭接率条件下机电设备零件缺陷激光熔覆修复温度场数值进行模拟,依据模拟结果实现激光熔覆修复,以此进一步提升机电设备零件缺陷激光熔覆修复质量。

激光过程中真空态和单光子叠加态的量子特性

采用热纠缠态表象和有序算符内的积分技术,通过求解密度矩阵主方程,导出了真空态和单光子叠加态在激光过程中的Wigner函数和光子数分布的解析表达式。采用数值计算方法,给出了腔场的增益和衰减常数等参数取确定值时真空态和单光子叠加态的Wigner函数、负部体积和光子数分布的演化曲线。通过比较Wigner函数负值区域的变化,讨论了耗散过程对该量子态量子特性的影响。研究结果表明:随耗散过程进行,态的Wigner函数负值范围和负值深度都在逐渐减小,直至负值消失。

奇相干态在线性共振力作用激光过程中的退相干

利用有序算符内的积分技术,以及在线性共振力作用激光过程中密度矩阵解的解析表示式,导出了奇相干态密度矩阵在该通道中的演化公式。采用Wigner算符在相干态表象中的表示,给出了奇相干态在该通道中Wigner函数的演化公式。讨论了增益系数和衰减系数变化对Wigner函数的影响。研究结果表明:随增益系数增大和衰减系数增大,Wigner函数的负性减弱,态的非经典效应减弱。另一方面,随耗散过程的延续,Wigner函数负部体积减小,光场量子特性减弱。

覆膜金属粉末激光烧结过程温度场的数值模拟

目的 对覆膜金属粉末变长线扫描激光烧结过程的温度场进行研究 .方法 对激光源的加热特性 ,粉末材料的热物性参数及激光烧结动态过程是行研究分析 .建立温度场数学模型 ,应用限元方法进行计算 .结果与结论 温度场的数值计算结果与实验测量结果基本吻合 。

二元合金激光快速熔凝过程的非Fourier模型

基于非Fourier定律,建立了脉冲激光加热条件下单相二元合金表面快速重熔和凝固过程的非平衡传热传质模型.并根据碰撞理论和Aziz的连续生长模型处理固/液界面,以解释快速熔凝过程界面动力学的非平衡效应.快速熔凝问题是涉及热质传输的移动界面问题,通过二阶精度的Von Neumann隐式差分格式和界面跟踪方法进行过程模型的数值求解.应用该模型,分析了Al-Cu二元合金的激光表面熔凝过程.结果表明,激光的高能量密度和非平衡界面动力学所引起的熔化过热和凝固过冷对于快速熔凝过程的影响很大.在快速熔凝过程中,界面速度的变化很大,且因基底材料和热流大小而不同.通过计算获得了界面温度、速度、溶质浓度及非平衡分配系数随界面位置的变化.结果显示,在凝固过程中界面速度和界面溶质浓度都存在着很大的波动.

DD2单晶合金激光表面重熔过程中熔区组织预测

利用晶体生长的最小过冷度判据．对DD2单晶合金激光重熔过程中重熔区组织的生长速度进行了分析．建立了枝晶尖端主长速度与激光荣扫描速度和固液界面前进速度的关系,根据此分析时熔池组织进行了预测,并与实验结果进行了比较,发现激光熔池中枝晶组织的生长方向强烈地受基材晶粒取向和激光束扫描方向的影响,枝晶生长条件下．择优取向对枝晶生长方向的影响要较热流的影响大,理论预测与实验结果相吻合。

激光焊接过程的非线性辨识和自适应控制

针对提高焊接质量控制问题,采用激光技术。激光焊接过程的数学模型具有较强的非线性,一般的线性辨识方法无法得到它的精确模型。对激光焊接过程非线性系统难于建模和难于控制的问题,首先提出了基于夏氏法的非线性辨识方法,辨识出了具有典型非线性的焊接过程模型。为保证识别精度,提出了自适应滑动平均控制器的设计方法。经过仿真实验,结果表明了辨识方法和控制方法的有效性,通过自适应控制方法可以保证激光焊接过程跟踪指定的期望值,并具有控制算法简单,控制精度高和抗干扰能力强等优点。

潜热对激光涂敷过程中温度场的影响

应用自编子程序与通用软件ABAQUSTM联机模拟计算了考虑潜热影响的激光涂敷过程温度场的变化.为定量地考察潜热的影响,使用了考虑潜热及不考虑潜热两种分析模型.计算结果表明,在激光涂敷过程的温度场分析中,潜热的影响不是总可以忽略的,其误差取决于材料在物相转变时交界面温差的范围及材料熔解体积的大小.考虑潜热的有限元模型分析结果和忽略潜热的计算结果比较,前者显示出较低的最高温度、较小的熔池范围和较窄的热影响域.另外,在移动热源作用下潜热的影响比固定热源更为突出.与实验结果比较,证明考虑潜热的计算模型会得出更精确的结果.

双模压缩真空态在激光过程中的退相干

利用热纠缠态表象求解密度算符主方程方法,考虑双模压缩真空态中的一模经过激光过程衰减的情况,给出了双模压缩真空态在该过程中密度算符的演化规律。采用数值计算方法,讨论了一模的衰减和压缩参数变化对态的压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等量子特性的影响。研究结果表明:随耗散时间增大,光场的压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等特性都逐渐减弱,直至消失。另一方面,随双模压缩参数增大,压缩效应、反聚束效应、Cauchy-Schwartze不等式违背和两模间纠缠等量子特性均增强。

激光烧蚀过程中的发射光谱研究

激光烧蚀过程中的发射光谱研究吴凌晖，吴嘉达，伍长征，李富铭（上海三束材料改性国家重点联合实验室复旦大学分部复旦大学光学和激光物理研究室，２００４３３）脉冲激光烧蚀沉淀制备薄膜技术已引起越来越多的关注。我们用时间和空间分辨的发射光谱方法测量了激光烧蚀钛...

基于支持向量机对激光焊接的自适应控制

激光焊接过程是典型的不确定性非线性系统,且难以用具体的数学模型对其进行描述。为了对其进行控制,首先采用基于最小二乘支持向量机的方法对其离线建立了非线性模型;然后基于模型设计了自校正PID控制器。仿真结果表明了建模和控制方法的有效性和优越性。

管材激光切割过程和条纹形成模型的研究

了研究管材激光有氧切割过程和切割表面条纹形成模型。与板材激光切割一样，管材激光切割也包括非稳态和稳态两个过程，而激光加热特性和热平衡过程的建立是造成这种现象的主要原因。提出了一种基于铁和氧气扩散反应进行的管材激光切割表面条纹形成模型。

KTN薄膜脉冲激光沉积过程的机理研究

根据能量平衡原理 ,导出了脉冲激光作用靶材的烧蚀率公式 ,并根据流体动力学理论 ,得出了脉冲激光产生的等离子体的空间运动特性方程 ,将靶材烧蚀率公式与等离子体空间动力学方程结合起来 ,根据实验研究了不同激光功率密度和波长对KTa0 6 5Nb0 .35O3(KTN)薄膜沉积特性的影响 ,得到了一些有价值的结果 ,并对结果进行了详细的讨论 ,理论计算结果与实验大体符合 .

光学膜层的激光预处理过程研究

重点研究了激光造成的膜层轻微损伤的微观结构和光学性质,分析了膜层表面质量、激光强度和照射次数对膜层表面变化的影响,以此为依据指导激光预处理方法来提高光学元件损伤阈值.就激光损伤机理而言,不管是雪崩离化机制还是多光子吸收机制,都直接或间接地与光学膜层的微观杂质、缺陷有关,预处理过程就是有效消除使膜层产生严重损坏的因素,即消除杂质和缺陷的过程,所以,预处理过程同时也是一个使膜层产生微损伤的过程.工作研究了几种sol-gel膜、PVD膜在预处理前后膜层表面的变化(损伤形貌),损伤阈值的增幅,发现最大不损伤能流值越高的膜层,其预处理效果更好.预处理过程膜层的安全性(减低预处理对膜层的破坏程度)、膜层的预处理效果与两种因素有关,即膜层的内在质量(与膜层缺陷无关的质量)和预处理的激光能量参数(包括初始能量、能量增量、频率等).本身缺陷或杂质较少(或小),阈值较高的膜层,预处理过程中激光能量可以大跨度增加(3～4次激光辐照),且预处理产生的损伤较小.激光对膜层的清洗作用是预处理过程的主要机制,采用水蒸汽凝结法对比水气在预处理膜层上的凝结和蒸发速度,证明其表面对水的接触角明显降低,既洁净度提高,但这不是大幅度提高损伤阈值的主要因素.对于缺陷和杂质较多的膜层(如多层反射膜),即使严格控制激光预处理条件,预处理过程中会不可避免地产生不同程度的微损伤,大部分微损伤点的位置与原始的缺陷和杂质点相吻合,由于这些缺陷是降低膜层整体损伤阈值的主要原因,所以,预处理效果明显(最高阈值增加达2倍),通过增加预处理过程中的能量分段,可降低微损伤的程度,提高其在工作能流下的稳定性,达到预处理的目的.(OH8)

微弱电流信号测量系统的设计

随着微电子技术的迅速发展,电子产品已经进入了国民经济的各个领域。展望21世纪,信息高速公路的开通,以计算机为核心的多媒体信息网将进入千家万户,对人类社会的生活方式将再一次进行重大的变革,其前途不可限量。同时,对于测量技术也是一样的,当测量电路与计算机接轨以后,测量一起以其测量精度高、测量的速度快、以及操作的简便性价比高而得到了广泛的发展和应用。

考虑对流换热因素的阶形脉冲激光加工热过程解析解及实验验证

材料的激光加工热过程是涉及激光束、工件及周围环境相互作用的复杂热交换问题,特别是对流换热边界条件的变化将对温度场分布及加工质量产生很大影响.而以往的温度场求解中,对流换热条件基本都被简化或忽略,直接影响了温度场及后续流场、应力场的计算准确性和精度.研究了考虑对流换热边界条件的材料表面脉冲激光加工热过程,通过Laplace变换的方法求解出物体温度场分布的解析解,对无量纲参数进行了适当地设置和定义,研究了无量纲距离x′、无量纲时间t、表面无量纲能量吸收M及Biot数Bi与温度分布(无量纲温度T )之间的相互关系.通过分析表明,随着Bi值的增大,外界的对流换热作用越来越强烈,使得温度最大值所处位置偏离开材料表面,逐渐向内部偏移.采用红外测温的方法对解析解模型进行了实验验证,取得了较为理想的结果.

双离合器内片支架焊接残余应力场有限元分析

针对激光焊接残余应力导致的焊接件结构失效问题,以目标DCT双离合变速器内片支架与花键轴为研究对象,借助于Sysweld有限元软件建立了三维有限元数值计算模型并对焊接过程进行了数值模拟,得到了焊接过程瞬态温度场和特征点的热循环曲线,模拟得到的焊缝形貌特征与实际焊缝形貌基本吻合。在此基础上得到了焊缝内部金相组织演变和残余应力分布状况。结果表明:冷却后的焊缝区域显微组织主要为马氏体,焊接接头具有较好的强度和韧性;切向残余应力在距焊缝中心约2 mm处达到拉应力峰值,此处是焊缝最容易出现裂纹的薄弱部位。

Localized CO_2 laser bonding process for MEMS packaging

The packaging poses a critical challenge for commercialization of MEMS products. Major problems with the packaging process include degraded reliability caused by the excess stress due to thermal mismatch and altered performance of the MEMS device after packaging caused by thermal exposure. The localized laser bonding technique for ceramic MEMS packaging to address above-mentioned challenges was investigated. A continuous wave CO2 laser was used to locally heat sealing material for ceramic MEMS package lid to substrate bonding. To determine the laser power density and scanning speed, finite element analysis thermal models were constructed to simulate the localized laser bonding process. Further, the effect of external pressure at sealing ring on the bonding formation was studied. Pull testing results show that the scanning speed and external pressure have significant influence on the pull strength at the bonding interface. Cross-sectional microscopy of the bonding interface indicates that the packages bonded with relatively low scanning speed and external pressure conditions have higher bonding quality. This research demonstrates the potential of localized laser bonding process for ceramic MEMS packaging.

福州滨海新城市政道路沥青路面平整度质量控制研究

城市市政道路面积大、交叉口多、井盖多,平整度不易控制,且道路平整度施工缺乏全过程管理,以及传统市政道路平整度的检测技术不能达到车辆高速行驶对平整度的要求等问题,本文以福州滨海新城市政道路沥青路面施工为例,从道路关键部位平整度控制技术要点、基于三维激光的全过程绝对标高控制法两个方面提出了沥青路面平整度质量控制策略。

多级碱金属蒸气激光放大器的输出特性

在全面分析碱金属蒸气激光放大器的激光动力学与流体动力学过程的基础上,结合热效应、饱和放大效应、放大自发辐射、高能级激发与电离的影响,建立了一个相对完善的物理模型来模拟流动散热条件下半导体抽运碱金属蒸气激光放大器的输出特性。计算模拟了纵向和横向两种不同流动方式下,气体流速对输出功率的影响,比较分析了高抽运功率密度下各能级粒子数密度的变化趋势,最后模拟了各级放大器的功率分配比对提高级联放大器输出效率的作用。结果表明:在相同工作温度条件下,多个等长蒸气池和均等抽运光功率分配能让高级数放大器获得比低级数放大器更高的放大倍数。所提模型有助于高功率碱金属蒸气激光放大器的参量选择和优化设计。