基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割技术研究

为了实现液晶玻璃基板的可控断裂切割,提出了一种液晶玻璃基板激光切割的新方法.采用Nd:YAG激光在液晶玻璃基板上预置初始裂纹,用CO2激光作为热源对其进行加热,并用Ar气进行冷却.分析了激光光斑尺寸和液晶玻璃基板厚度对切割的影响,并与传统机械切割进行了对比.用扫描电子显微镜检测了激光切割后切割表面及断面形貌.结果表明,...     

基于ANSYS液晶玻璃基板的应力分析

为了管控紫外光固化工艺过程掩膜版的裂纹,基于ANSYS对受石英棒吸附的液晶玻璃基板的结构应力及升降温过程的热应力进行仿真分析,讨论了不同材料和不同厚度玻璃基板的结构应力及热应力变化。结构应力分析结果表明,基板挠度、等效应力和弯曲应力最大值均出现在中部;基板厚度增加时,最大应力值显著减小。热应力分析结果表明,当玻璃基板存在温度梯度时,升温较大的区域,玻璃基板挠度更大;随着温度先增大后减小,玻璃基板挠度、等效应力与弯曲应力均先增大后减小,且升降温过程中基板应力变化显著,等效应力变化最大,弯曲压应力变化较小,弯曲拉应力变化最小。玻璃基板等效应力和弯曲拉应力最大值分别达到44.8 MPa和5.79 MPa。优化设备降温系统,降低玻璃基板各区域的温度梯度与基板升温值等可有效防止玻璃破裂的发生。     

液晶显示玻璃基板激光切割技术的实验研究

与传统的切割方式相比,可控断裂激光切割技术具有切割断面平滑、一次成型、对原材料性质和形态影响较小等特点。采用该技术,从断裂基理和实验验证两方面对激光切割液晶显示玻璃基片进行了一定的研究。研究结果表明,增大光斑尺寸,可减少断面上的热影响区,提高切割质量；但光斑尺寸过大,会降低激光功率密度,增大输出功率；冷却流量的增大及冷却点与激光光斑距离的减小,均可增大拉应力值,使玻璃表面的裂纹迅速扩展直至断裂,有利于激光切割。在不影响切割质量的前提下,预划一定深度和长度的初始裂纹是一个提高激光切割效率的方法。     

CO2激光切割电子强化玻璃过程的有限元模拟与实验

在激光热裂法切割玻璃的过程中,温度起着至关重要的作用。为了准确掌握切割过程中温度场的分布,提高切割质量,提出了一种CO2激光切割玻璃基板的数值模拟方法。在ANSYS有限元环境下,建立了激光热应力切割电子强化玻璃的三维有限元分析模型,对温度场进行了分析。通过实验验证,得到了切割过程中温度场在不同参数下的变化及其对切割质量的影响以及温度分布与激光功率、光斑尺寸和扫描速度的非线性关系。     

Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层残余应力模拟与测量

为制备低残余应力涂层,在304不锈钢表面激光熔覆Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层。采用ANSYSTM有限元分析软件分析其应力场,利用机械钻孔法测量相同工艺条件下的激光熔覆试样的残余应力分布特性对模拟结果进行验证,并采用XRD分析Fe-Mn-Si记忆合金涂层低残余应力机理。结果表明,激光熔覆产生的应力诱发Fe-Mn-Si记忆合金各涂层马氏体转变,将残余应力释放,得到低残余应力涂层。在受到各道激光照射（光斑接近至远离）过程中产生的热应力交替呈现为拉-压-拉应力状态,越远离激光热源中心,热应力越小;冷却完成后,激光涂层上残余应力表现为拉应力,最大应力位于基体与涂层交界处;在垂直与平行于激光熔覆两个方向上,涂层中的残余应力均呈现两侧大中间小的分布规律,在厚度方向上,熔覆涂层表面至涂层中心残余拉应力逐渐增加到最大值后,过涂层中心至熔化边界残余拉应力的数值开始逐渐降低,过涂层边界后,基体承受压应力并逐渐趋于零应力应力状态。     

热容模式下片状激光介质的热畸变

利用有限元数值方法,模拟计算了热容模式下片状激光介质的瞬态温度分布和热应力分布及其波前畸变和应力双折射。结果表明:激光介质中的温度分布和热应力分布与抽运光斑及介质的几何形状密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质中最大拉应力和表面的最大轴向位移随抽运光斑尺寸缩小而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。介质变形和热光效应(折射率随温度变化)是产生波前畸变的主要原因。热应力双折射对光束产生较大的退偏作用,从而影响激光器的输出性能。     

热容模式下片状激光介质瞬态温度及热应力分析

为了研究激光介质热畸变对固体热容激光器的影响,数值计算了高功率激光二极管阵列抽运片状激光介质的瞬态温度场和热应力分布。结果表明,在相同的抽运功率密度下,激光介质中的温度分布和热应力分布不仅与激光介质几何构型及抽运光空间分布有关,还与抽运光斑在介质表面的填充因子密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质表面的最大轴向位移和最大拉应力随光斑填充因子增大而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。     

激光辐照层合板的数值模拟与试验对比

对激光辐照复合材料层合板的应力应变进行模拟分析,获得了应力应变场分布及其变化规律。数值模拟首先获得试件各点随激光辐照时间变化的温度场,然后将温度场导入并分析了试件的热应力和热应变。结果显示：沿纤维方向应力由中心的最大拉应力过渡到距光斑边缘约5 mm处的最大压应力后逐渐减小;垂直纤维方向应力在光斑内及其附近均是压应力;Mises应力在光斑中心处最大并随各位置到中心距离的增大而减小。热冲击使各点应力在辐照初期产生波动,光强越大,波动的时间点越早。为了验证数值分析模型,在激光辐照的复合材料层合板正面光斑周围粘贴应变片,用动态应变仪测试多点的应变并与数值结果进行对比,数值模拟应变与实测应变吻合较好,最大相对误差为18.4%。     

脉冲CO_2激光对K9玻璃损伤机理的仿真计算与研究

ANSYS是计算机辅助工程领域应用最广泛的有限元分析软件,通过脉冲CO2激光损伤K9玻璃有限元模型的建立和网格划分、脉冲激光的加载、设置初始条件和边界条件等几个方面,分析了基于ANSYS仿真脉冲CO2激光损伤K9玻璃过程中的一些关键问题.建立了脉冲CO2激光损伤K9玻璃的有限元模型,对K9玻璃受到脉冲CO2激光辐照时的温度和应力分布进行了数值分析.计算结果表明:在激光能量较小情况下K9玻璃的损伤为热应力损伤,损伤主要由环向拉伸应力所控制,存在体损伤和面损伤两种形式,激光脉宽和光斑半径对损伤效果有较大影响,脉宽越小,产生的热应力越大,损伤效果越好;激光光斑半径越大,产生的热应力越小,损伤效果越差.     

激光参数对圆杆件残余应力场影响的数值模拟

利用三维有限元技术模拟预测激光单次冲击圆杆件诱导的残余应力场,并与实验结果比较,残余应力场的预测值与实验测量值一致性较好。探讨了激光功率密度、冲击角度以及冲击次数等激光参数对残余应力场的影响。结果表明,在激光冲击圆杆件过程中,激光功率密度越大,光斑中心区域的残余压应力越小,残余应力状态最终由残余压应力变为残余拉应力;光斑中心区域的残余压应力随冲击角度的增大而增大;冲击次数在一定阈值范围内时,光斑中心的残余压应力增幅显著,之后逐渐趋于饱和。塑性强化层深度随激光功率密度和冲击次数的增加而增大,激光冲击角度对塑性强化层深度几乎没有影响。