上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
以氧化铝陶瓷为研究对象介绍了CO2激光热应力切割脆性材料的机理。采用Ansys的APDL编程语言, 建立三维对称的氧化铝陶瓷基片热应力切割有限元仿真模型, 研究了切割过程中的温度场和热应力场的分布, 实现裂纹尖端的扩展速度的动态仿真。研究发现激光切割路径上节点的正应力σy经历“无应力拉应力压应力拉应力无应力”的变化过程, 直至裂纹扩展; 激光功率与温度场最高温度成正比, 功率增大情况下断裂时产生的拉应力σy加大, 裂纹萌生早, 且断裂表面的微裂纹加大。最后, 采用对比实验验证了分析结果。
激光技术 激光切割 温度场 热应力 仿真