激光参数对表面形状学的影响和CFRP复合材料中CFRP复合材料中废弃槽的材料移除机制,使用有限元模拟
Juan Song1, Bangfu Wang2, Qingyang Jiang1
1Department of Basic Courses, Suzhou City University, Suzhou 215104, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|February 26, 2025
概括
碳纤维复合材料 (CFRP) 的激光加工使用有限元素建模进行了优化. 这项研究揭示了激光参数如何影响切除,受热影响的区域和槽形态,以提高精度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 激光处理 激光加工
背景情况:
- 碳纤维树脂矩阵复合材料 (CFRP) 提供了优越的性能,但也带来了加工挑战.
- 传统的方法会造成诸如分层和碎片等损坏.
- 纳米秒脉冲激光加工提供了一个高精度的替代方案,具有最小的热受影响区域 (HAZ).
研究的目的:
- 开发一个有限元模型来模拟CFRP的激光加工.
- 分析激光参数对加工质量,剥离机制和HAZ的影响.
- 在不同的激光条件下研究槽形成和形态.
主要方法:
- 开发一个有限元模型,考虑异构热传递和非均的CFRP属性.
- 模拟激光加工过程,分析剥离机制和HAZ演变.
- 对槽深度,宽度和形态学的模拟结果的实验验证.
主要成果:
- 由于CFRP的异型导热性,导致圆形的剥离模式.
- 脉冲之间的热积累导致树脂矩阵在热解温度以上被去除.
- 激光功率增加或扫描速度降低会导致更深,更宽的槽,反向三角形态和显著的HAZ.
结论:
- 激光参数的选择极大地影响了切除形态,HAZ和槽轮.
- 了解激光-CFRP相互作用机制是优化处理的关键.
- 这项研究为提高复合材料加工中的材料加工精度和效率提供了洞察力.


