高功率橫流CO-,2-激光器虛擬樣機的研究.pdf

1、激光加工在工業(yè)生產(chǎn)中是一個十分重要的加工方式；虛擬樣機技術(shù)是當前減少設(shè)計失誤、提高設(shè)計效率而提出的一種先進產(chǎn)品開發(fā)方法；本文利用虛擬樣機技術(shù)，專題研究高功率橫流CO2激光器的虛擬樣機，旨在提高激光器的質(zhì)量、減少開發(fā)時間、降低開發(fā)成本，解決工程中急需解決的瓶頸問題，豐富虛擬樣機技術(shù)的內(nèi)涵及其應(yīng)用技術(shù)。本文的主要研究內(nèi)容及成果包括： (1)在綜合分析虛擬樣機技術(shù)和高功率橫流CO2激光器設(shè)計技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和存在問題的基

2、礎(chǔ)上，從產(chǎn)品全生命周期的角度，提出了狹義虛擬樣機和廣義虛擬樣機的概念，比較分析了虛擬樣機技術(shù)與同類技術(shù)的異同；通過總結(jié)和分析虛擬樣機各種體系框架，設(shè)計出高功率橫流CO2激光器虛擬樣機的系統(tǒng)框架。 (2)提出了結(jié)合實體造型參數(shù)化設(shè)計與關(guān)鍵性能仿真的虛擬樣機設(shè)計的一體化方法，完成了高功率橫流CO2激光器虛擬樣機的原型設(shè)計。 (3)分別采用有限元分析和插值模擬兩種方法對高功率橫流CO2激光器流道和諧振腔進行了溫度場模擬仿真，得

3、到了流道和諧振腔溫度場的分布狀況；在此基礎(chǔ)上，提出了流道幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案；建立了散熱系統(tǒng)的數(shù)學模型，并在離散化的基礎(chǔ)上模擬了激光發(fā)生器的熱導(dǎo)過程。 (4)將相似工程理論引入高功率橫流CO2激光器設(shè)計方案的決策，提出了產(chǎn)品開發(fā)時樣機方案的決策方法，論證了在高功率橫流CO2激光器開發(fā)時，采用虛擬樣機技術(shù)優(yōu)于物理樣機技術(shù)；針對高功率橫流CO2激光器虛擬樣機，提出了采用綜合評價技術(shù)評價虛擬樣機與設(shè)計要求符合程度的相似法；根據(jù)軟件工程的