空心激光辐照硅材料产生应力场的数值模拟与分析

研究并建立了长脉冲空心激光与硅材料相互作用产生应力场的数学物理模型,采用基于有限元法的多物理场仿真软件Comsol对模型进行了数值求解,得到了硅材料表面应力场的空间与时间分布曲线,分析总结了长脉冲空心激光辐照下硅材料表面应力场的变化特征与规律。实验结果可为深入揭示空心激光与硅材料相互作用机理奠定一定理论基础,也可为激光加工及激光损伤研究提供一定理论参考。     

利用XPS测多层膜厚度

本文利用空心阴极离子镀膜技术制备了纯Ｃｒ膜（基底为硅片）,利用ＸＰＳ分析技术,得出在Ｃｒ膜表面存在一层氧化层,并测出了其厚度。     

分子动力学模拟在药物与膜相互作用研究中的应用

药物与细胞膜的相互作用是决定药物在体内吸收、分布、代谢与排泄的关键因素之一,最终影响临床上的药效与毒副作用.对药物透膜过程的分子动力学模拟可在原子层面上提供药物与膜相互作用的丰富信息,从而指导药物分子的设计与优化以及载药体系如脂质粒的优化.从磷脂双分子层模型、全原子/联合原子模型方法及粗粒化模型方法、膜性质关键参数分析等方面展开介绍,并对系列药物分子与膜的相互作用分子动力学模拟应用实例进行了综述.     

激光重熔等离子喷涂涂层研究现状与展望

综述了等离子喷涂涂层的激光重熔表面技术的研究现状,从激光重熔机理和等离子喷涂涂层的特征,分析了激光重熔后涂层的组织结构和性能变化,介绍了激光重熔的数值模拟,探讨了激光重熔等离子喷涂层工艺过程中存在的一些问题和解决途径以及今后的发展方向.     

膜表面凝胶层形成机理

膜污染控制是影响膜生物反应器技术发展的关键,而凝胶层形成是膜污染的主要因素.对膜污染中凝胶层的形成机理研究认为,凝胶层的形成与污水中有机物质和膜材料相互作用、浓差极化、生物污染及膜孔堵塞等因素有关;有机物首先在膜表面吸附,接着在膜面浓差极化、生物污染及膜孔堵塞影响的共同作用下,凝胶层迅速增厚,最终导致膜的严重污染.     

压电驱动膜片的弯曲振动仿真

基于压电本构方程,建立了压电弹性复合驱动膜的机电耦合模型,利用ANSYS软件对压电复合膜进行了静态及一阶模态分析,对比分析了空心与实心PZT复合膜片的驱动能力,分别讨论了复合膜厚度、压电膜与弹性膜直径比等结构参数对膜片振动挠度的影响,获得了压电层与弹性层最佳粘贴比.     

C60自组装单层与多层膜的制备及其光致发光

利用Ｃ６０与乙二胺改性的玻璃表面进行加成反应,得到一种新的Ｃ６０自组装单层膜,在Ｃ６０自组装单层膜的基础上,将Ｃ６０与乙二胺反应制备自组装双层和多层膜,并对其光致发光性质进行了研究,Ｘ射拇光电子能谱,激光解吸电离飞行时间质谱的测试结果表明,在乙二胺改性的玻璃表面上存在以化学键键合的Ｃ６０自组装单层和多层膜,并且随着膜的层数增加,Ｃ６０与乙二胺的键合由一维线形结构向三维网状结构转变,光致发光研究表明     

脉冲激光沉积(PLD)原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广,最有希望的制膜技术.通过从激光与材料相互作用理论出发,分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布,以LCMO为对象,对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材-衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究,得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数.同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析,结果表明脉冲激光沉积(PLD)是一种很好的镀膜方法,所制备的膜质量较好.     

到靶激光辐照氧化铝的温度分布特性研究

在激光的传播过程中,由于受到传输环境影响,可能导致到靶激光的波前畸变和波前破碎等现象,致使实际的到靶光斑产生时空分布的变化。利用COMSOL Multiphysics仿真软件建立了毫秒脉冲激光与氧化铝相互作用的数值仿真模型,对比分析了氧化铝分别在实际到靶激光和理想高斯激光作用下的温度分布差异。研究表明,由于实际到靶激光与理想高斯激光能量梯度差距较大,使得在与氧化铝相互作用时产生的温度分布也表现出明显差异,在分析实际到靶激光时,实际到靶激光的能量梯度越大,其产生的温度场与其能量空间分布差异也更明显。因此,在实际应用中,不能单纯的把入射激光都理想化为标准光斑。研究结果在提高长距离传输的激光加工质量的应用方面具有指导意义。     

激光与金属材料相互作用的热效应分析

激光与金属材料相互作用的热效应是激光束辐照材料后发生的主要物理现象之一。激光加热使材料温度急剧上升,很快达到材料的熔点。通过使用商业CFD软件FLUENT数值模拟激光辐照金属材料的相互作用,并在一定的假设和边界条件下得到金属材料未熔化之前温度场沿径向和轴向分布情况、气流最高温度的变化和位置的转移、氧化反应和对流换热对热效应的影响。     

多脉冲激光辐照增透膜产生热应力的数值模拟

研究并建立了多脉冲激光辐照Al2O3增透薄膜及K9玻璃基底的物理模型,采用有限元算法求解相应的热传导方程和热应力方程,得到了材料内部热应力场分布。数值模拟结果表明,材料内部环向力起主导作用,且温度冷却时,残余环向热应力沿径向移动,在低频情况下,先发生热应力损伤的是基底,后发生热应力损伤的是薄膜。研究成果可为激光与薄膜相互作用机理以及薄膜的抗激光损伤提供一定的理论依据和指导。     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

轧辊表面激光强化应力场的分布规律

针对轧辊激光强化过程中的应力场求解困难的问题,根据该应力场与辊面瞬变温度场的耦合作用,将温度场计算结果作为初始条件,建立了应力场仿真的有限元模型.综合考虑了材料的热弹塑性能,获得了轧辊激光强化过程中不同位置、不同时刻的应力分布曲线.结果表明,垂直扫描方向上的应力变化最剧烈,在不考虑相变应力的前提下,扫描后该向应力由压应力转变为拉应力状态,从而影响裂纹生成.此外,主应力方向基本与有限元模型的几何坐标相对应,只是随着应力数值的交错变化而发生改变.     

压铸模具温度场的数值模拟研究

在压铸模具传热过程合理简化的基础上,建立了压铸模具温度场的数学模型。采用商用软件ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ作为前处理软件,ＣＯＳＭＯＳ作为后处理软件,实现了对复杂压铸件模具的三维造型,网络剖分及模拟结果显示。运用直接差分法开发了相应的温度场软件,为进一步研究压铸模具热应力场奠定了基础。     

基于纯声子散射模型的纳米薄膜热传导分析

起粘结作用的薄膜结构厚度达到纳米尺度时,应用由微尺度观点建立的非傅立叶热传导模型分析其性能。文章采用纯声子散射模型分析绝缘薄膜结构的温度场和热应力,并与用在宏观尺度下的傅立叶热传导模型所得结果进行比较,同时研究绝缘薄膜结构热物理性能参数对温度场和热应力的影响。研究表明：采用纯声子散射模型分析结果与傅立叶热传导模型所得结果有明显区别,绝缘薄膜结构热物理性能参数对温度场和热应力也有显著影响。     

激光切割筛管中的温度场与热影响区研究

在求解温度场的数学模型时,采用了更接近实际状况的变物性非线性热传导方程.应用有限元法,数值求解了激光切割这种高能流密度、移动点热源所形成的非稳态温度场,得到了激光切割石油筛管过程的传热规律.结果表明:激光切割石油筛管的过程是在热源附近形成一个准稳定高温区,即对于以热源中心为原点的移动坐标系,该温度区内的温度不随时间而变化,并且不同输出功率的热影响区不同.     

基于ANSYS汽车盘式制动器温度场和热应力数值模拟

基于ANSYS建立了某汽车盘式制动器三维实体模型,分析了不同制动工况下盘式制动器的温度场和热应力,还分析了离心力与压应力和摩擦切应力分别作用下的应力分布.结果表明：热应力远大于其他应力的作用,这在分析盘式制动器失效时起着主导作用.运用循环迭代法进行温度场模拟,分析显示摩擦区温度是震荡上升、存在明显的尾迹且其显著大于非摩擦区温度.采用间接耦合法将温度场结果作为应力场载荷分析的热应力,结果显示：热应力呈现交变应力状态且幅值较大,摩擦区周向应力明显大于径向应力,制动盘凸台连接处应力很大.     

选择性激光烧结过程温度场数值模拟

目的　研究激光烧结过程的温度场 ,分析在选定烧结参数下的烧结深度及烧结宽度 .方法　分析烧结过程及热物性参数之间的变化关系 ,建立合理的有限元模型 ,编制相应的程序对其温度场进行模拟 ;由温度值确定其烧结深度及宽度 ,并用实测温度验证了计算结果 .结果　模拟结果与实测结果相差甚小 .结论可用数值模拟方法进行工艺参数选择     

气体介质中电火花表面强化的应力场分析

采用ANSYS有限元分析软件,通过建立合适的有限元模型,在温度场分析的基础上,模拟出气体介质中电火花表面强化的应力场情况,并对应力场产生的原因及应力在工件内部的分布及其变化情况进行了分析。结果表明:在电火花表面强化过程中,电火花放电产生的非均匀瞬态温度场导致了热应力;强化区域的局部熔化及热膨胀受到周围较冷区域的束缚,在工件内部产生了压缩应力,冷却后,伴随着强化区域的收缩,原来的压应力逐渐转化为拉应力;热量在不同方向上的传播速度不同,这也导致了不同方向上的热应力不同。