对太空应用高功率二极管激光器接层可靠性的热循环和振动效应的数值模拟
Lei Cheng1,2,3, Huaqing Sun1,3, Xuanjun Dai1,3
1College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guilin 541000, China.
Micromachines
|July 30, 2025
概括
太空高功率激光二极管的接层可靠性至关重要. 有限元分析显示,热循环导致主导损伤,预测两种配置的疲劳寿命为14821小时和29786小时.
科学领域:
- 太空工程 太空工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可靠性工程可靠性工程
背景情况:
- 高功率激光二极管 (HPLD) 对于太空任务至关重要.
- 层 (SL) 的可靠性是HPLD在苛刻的空间环境中的性能和寿命的关键限制.
研究的目的:
- 为了研究微通道冷却HPLD中的层故障机制.
- 评估热循环和振动对SL可靠性的影响.
- 为了比较两个不同的包装配置.
主要方法:
- 使用有限元分析 (FEA) 来建模应力和应变分布.
- 安南德构成模型被用来模拟物质的行为.
- 边形图形分析确定了关键的压力应变区域.
- 使用在组合负荷下损伤叠加来预测疲劳寿命.
主要成果:
- 在层的边缘确定了关键的应力-应变区域.
- 在X轴和Z轴振动期间,压力度最高.
- 计算的热疲劳寿命为2851个周期和5730个周期.
- 预计在联合负载下总疲劳寿命为14821小时和29786小时.
- 发现热循环是导致故障的主导因素.
结论:
- 层边缘是HPLD中关键的故障启动点.
- 虽然振动会引起压力,但热循环显著主导疲劳寿命.
- 该研究为提高HPLD在太空应用中的可靠性提供了关键的见解.
