激光分析
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激光分析的視頻教程
基于fluent的激光焊接數(shù)值仿真分析方法
基于Fluent的激光焊接數(shù)值仿真分析方法 適用人群：焊接、數(shù)值仿真，材料加工等相關工程師，學生等 基于fluent的激光焊接數(shù)值仿真分析方法（免費） 【已結(jié)束】 直播時間：2022-07-21 19:30 本場直播主要對fluent中激光焊接的分析方法進行介紹。
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3D打印仿真分析（Python實現(xiàn)多個step、生死單元，適用于焊接仿真、激光同軸送粉、激光熔覆）
ABAQUS 3D打印仿真分析 涉及3D打印基板、打印件建模，Python實現(xiàn)多個分析步step設置，Python實現(xiàn)生死單元設置，DFLUX熱源子程序設置 適用于激光同軸送粉、激光熔覆、激光近凈成形LENS、焊接仿真
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展開 切割厚度>6mm的板材，光纖激光無優(yōu)勢。隨著厚度的增加，CO2激光漸顯優(yōu)勢，但并不明顯。圖3為不同材料的切割速度。
（a）中碳鋼 （b）不銹鋼
圖3 不同材料的切割速度
激光束在工件開始切割前，需要穿透工件。光纖激光的穿孔時間明顯要比CO2激光長。以3kW光纖激光和CO2激光為例，對于8mm的碳鋼，后者比前者少1s；10mm時，后者少2s；隨著厚度的增加，CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s計算，則每天穿孔時間差為6000s，約合1.7h。
斷面質(zhì)量通常指粗糙度、垂直度。切割3mm以下厚度的鋼板時，光纖激光切割的斷面質(zhì)量略差于CO2激光。隨著厚度的增加，斷面質(zhì)量的差異越加明顯。切割3mm及以上的不銹鋼時，光纖激光切割的斷面呈磨砂狀，而CO2激光呈光亮。切割16mm的碳鋼，光纖激光切割斷面垂直度遠差于CO2激光，前者為0.4~0.5mm，后者為0.1mm。另外，由于光纖激光頻率低，能量密度大，在切割碳鋼小孔時，反而是個缺點，易產(chǎn)生過燒。CO2激光與光纖激光切割工藝比對如表1所示。
3. CO2激光切割與光纖激光切割成本分析
以切割5mm不銹鋼板為例，CO2激光與光纖激光切割工藝成本分析如表2所示。
根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)分析，按設備年時基數(shù)3860h計算，在切割5mm不銹鋼時，CO2激光切割機的運行成本為每小時268.8元，光纖激光切割機運行成本為每小時242.7元。CO2激光和光纖激光切割速度分別按每分鐘2.5m、8.2m計算，CO2激光切割成本為每米1.79元，光纖激光切割成本為每米0.48元。
4. 綜合比較及建議
CO2激光切割和光纖激光切割都有其適用的領域。
展開 模型建立之后, 規(guī)劃激光熱源的掃描軌跡, 設定需要重點分析的節(jié)點, 設置激光的掃描速度, 光斑大小、每掃描一周后的冷卻時間, 最終經(jīng)過仿真計算后輸出各節(jié)點的結(jié)果。
2 結(jié)果與分析部分
2.1 溫度隨時間的變化分析
選取激光增材制造過程中的一個節(jié)點P1 (見圖2) , 連續(xù)對仿真過程中的溫度進行測量, 能夠得到中心區(qū)域隨加工時間變化的曲線, 如圖4所示。
由于薄壁框各個方向的散熱速度是不均勻的, 因此選取前面的溫度測試點對X、Y、Z三個方向的溫度梯度進行分析, 如圖5所示。
由圖5可以發(fā)現(xiàn), 溫度梯度的區(qū)別主要發(fā)生在前4個掃描周期。在激光掃描至該點的幾秒鐘內(nèi), 各個方向的溫度梯度差別非常大。在該點所在平面的垂直方向, 即Y向, 溫度梯度均是正的, 而平面所在X方向和薄壁高Z向的溫度梯度則是有正有負。這也驗證了, 結(jié)構(gòu)不完全對稱時, 各個方向的散熱速度不同。
所以, 通過對溫度梯度的分析, 可以在實際制件加工后, 對微觀晶粒的排布方向進行對照分析。且根據(jù)文獻[16]發(fā)現(xiàn)晶粒大致是沿著散熱方向排列的。
2.2 制件的變形情況分析
激光增材制造的過程中, 變形的情況極易發(fā)生, 但是由于實際加工過程中激光的高溫及強輻射, 難以對變形量進行實時的測量分析。這里, 我們選取了拐角處的一個節(jié)點P2 (見圖2) , 連續(xù)記錄了該點在整個增材制造過程仿真中的變形情況, 如圖6所示。
由圖6可知, 該點在XYZ三個方向的變形量是不同的。明顯可以看出, 在X方向和Y方向的變形量是接近于對稱的, 這是因為薄壁框是矩形結(jié)構(gòu), 拐角處節(jié)點在X向和Y向的支撐剛度接近于相等。所以在激光掃描過程中, 變形量都迅速增大至約100μm。但是在激光增材制造掃描結(jié)束后, 冷卻階段, 由于兩個方向微弱的剛度差, 還會導致變形量出現(xiàn)微小差異。
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激光分析的最新內(nèi)容
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本文檔介紹了VirtualLabFusion軟件的基礎理論、安裝配置、快速入門及多種應用場景，包括光學成像系統(tǒng)分析、激光系統(tǒng)建模、光學測量、光束整形等。 適合初學者快速上手，并為專業(yè)用戶提供深入的技術細節(jié)。
在光學成像、激光技術、光譜分析等工程領域，精準獲取衍射圖樣特征是提升系統(tǒng)分辨能力、優(yōu)化器件設計的關鍵前提。傳統(tǒng)實驗方法受環(huán)境干擾大、參數(shù)調(diào)整成本高，難以滿足高效研發(fā)需求。OAS 光學軟件憑借精準的物理建模能力、靈活的參數(shù)配置功能及高效的光線追跡算法，成為夫瑯禾費衍射現(xiàn)象研究與工程應用的理想工具。
? 利用參數(shù)運行檢查不同參數(shù)的影響
- 參數(shù)運行文檔的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術
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延伸閱讀
- 激光掃描系統(tǒng)性能分析
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激光二極管準直鏡案例分析
簡介
激光二極管因發(fā)射面物理尺寸限制，輸出光束發(fā)散角較大，嚴重制約其在激光測距、光通信等需遠距離傳輸或精確聚焦場景的應用。本項目旨在通過 OAS 光學軟件構(gòu)建仿真模型，設計一款適配 0.635μm 波長的準直鏡系統(tǒng)，將發(fā)散光束轉(zhuǎn)換為平行光束，核心指標為降低遠場發(fā)散角以提升光束準直性，為后續(xù)工業(yè)應用提供光學設計依據(jù)。
目錄
動態(tài)多模分析和調(diào)Q運轉(zhuǎn)模擬 1
1.介紹 1
2.激光器連續(xù)輸出時輸出功率，模式競爭，和光束質(zhì)量的模擬 2
3.Q開關運轉(zhuǎn)模擬 6
4.光闌影響模擬 10
5.結(jié)論 12
1.介紹
動態(tài)多模分析的目的是進行激光多模和激光調(diào)Q運轉(zhuǎn)分析。激光腔內(nèi)橫模結(jié)構(gòu)近似為HG和LG模式。
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垂直腔面發(fā)射激光器 （VCSEL） 是一種特定的微型化半導體激光二極管。諧振腔通常由布拉格反射鏡（分布式布拉格反射器DBR）構(gòu)成，激光束發(fā)射垂直于頂部的表面。本教程案例展示了如何設置復雜的 VCSEL 幾何形狀，以及如何用其特有的 3D 模式輪廓、共振波長和質(zhì)量因子（Q 因子）高效的計算腔膜。該設置緊跟文獻中的案例（比恩斯特曼等人2001年發(fā)表的文章）。其結(jié)構(gòu)形狀是旋轉(zhuǎn)對稱的，因此您可以在圓柱坐標系統(tǒng)中使用共振模式求解器來計算共振
1．介紹
動態(tài)多模分析的目的是進行激光多模和激光調(diào)Q運轉(zhuǎn)分析。激光腔內(nèi)橫模結(jié)構(gòu)近似為HG和LG模式。HG和LG模式是不同本征頻率對應的正交特征函數(shù)，我們假設模式之間的橫模振蕩互不干擾，因此模式之間的短時干涉影響可以忽略。
