2023•Laser & Optoelectronics ProgressRequires access
平顶激光辐照CF/PEEK复合材料熔凝过程有限元仿真
王孟洁 Wang Mengjie, 王菲 Wang Fei, 张承双 Zhang Chengshuang, 金才植 Jin Caizhi, 包艳玲 Bao Yanling, 张承灏 Zhang Chenghao, 刘冬 Liu Dong, 吴静 Wu Jing, 苏忠民 Su Zhongmin
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Abstract
为了阐明平顶激光辐照下碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）的熔凝特性，构建了方形平顶激光束的数学模型和CF/PEEK复合材料的几何模型，利用COMSOL有限元仿真软件，计算仿真了方形平顶激光辐照CF/PEEK的加热过程和停止加热后的冷却过程。其中，方形平顶激光功率密度为5 MW/m，平顶区域功率占比为94.37%，加热15 ms使CF/PEEK的表面温度达到370 ℃左右。在沿碳纤维轴向方向上，辐照区域内温差0.5 ℃以内，辐照区域边缘温差1 ℃左右；在沿碳纤维径向方向上，辐照区域内温度曲线呈现波浪状，波峰与波谷的温差为4 ℃，辐照区域边缘温差为5 ℃左右。在CF/PEEK凝固过程中，会有小型熔池区域出现，并且存在较大的固液共存区。