为了提高碳纤热塑复合材料(CFRTP)/不锈钢激光直接连接(LDJ)数值模拟的准确性, 在实验的基础上拟合得到接触热导率计算公式, 建立了考虑界面接触热阻的三维有限元传热模型。理论仿真结果与实验结果的对比分析表明, 与传统模型相比, 热接触模型更符合实际情况, 可用于表征夹具压力对激光连接效果的影响。在激光功率为339 W、夹具压力为0.1 MPa时, 传统模型计算的相对误差为12.3%, 考虑接触热导率的热接触模型则将相对误差降至2.8%。该模型对提高激光直接连接数值模拟的准确性和工艺参数的优化选择具有重要价值。

采用圆棒状工作物质的固体激光器中，通常用2块带有半圆型凹槽的金属热沉夹持晶体散热。装配压强在晶体与热沉接触面上的不均匀分布，造成二者间接触热导沿圆周变化，在晶体中产生非轴对称的温度分布。提出采用3块或4块热沉夹持圆棒晶体散热，利用截断高斯模型和塑性形变模型计算晶体与热沉间接触热导，建立了接触散热模型，并用有限元法得到晶体温度分布。结果表明，2块热沉夹持圆棒晶体散热时，晶体侧面压强、接触热导沿圆周变化明显，在热沉凹槽底部达到最大，在2块热沉结合面处为零，晶体端面温度沿周向变化较大。采用3块热沉时，晶体侧面压强、接触热导及温度分布的周向均匀性提高，端面中心温度降低，采用4块热沉时，晶体侧面压强、接触热导及温度分布的周向均匀性最好，端面中心温度最低。