玻璃板在局部冷卻輔助下的激光熱應力切割的仿真分析.pdf

1、隨著激光誘導熱應力控制斷裂法分離脆性材料研究的深入，應用該方法切割陶瓷、硅片、玻璃等脆性材料得到了較多關(guān)注。本文通過有限元法及擴展有限元法分別對增設(shè)局部冷卻后脆性材料在激光掃描過程中的裂紋擴展(激光熱應力切割)情況進行數(shù)值模擬。
　　 首先研究了材料對稱切割的過程，分析了在給定激光熱源參數(shù)的情況下，冷源參數(shù)對溫度場及應力場的影響，再通過調(diào)節(jié)冷源參數(shù)，優(yōu)選了熱源和冷源參數(shù)組合，并且給出了可完成連續(xù)切割的速度-功率范圍。通過對鈉鈣玻

2、璃材料板的有限元仿真驗證了該方法的可行性，結(jié)果表明增設(shè)局部冷卻可以增大可連續(xù)切割的速度-功率范圍，并且加快裂紋擴展速度。
　　 另外通過擴展有限元法研究了非對稱直線及曲線切割的情況，它可避免常規(guī)有限元法分析裂紋任意擴展時網(wǎng)格重新劃分的問題。通過對方板沿1/4寬度直線切割、1/4圓弧切割、折線切割等多種非對稱情況的數(shù)值模擬，分析了不同冷、熱源參數(shù)下激光掃描路徑和裂紋擴展路徑的偏差，結(jié)果表明擴展有限元法是分析非對稱切割過程的一種有效