激光冲击强化316L不锈钢温度场仿真研究

摘要

本文基于热传导理论建立了激光冲击强化316L不锈钢圆形薄板的理论模型,并采用有限元分析法模拟了激光冲击强化过程中材料内部温度场分布,分析过程考虑了材料热物性参数的非线性和不同激光参数对温度场分布的影响。当激光作用于半径为50mm,厚度为2mm的316L不锈钢圆形薄板,激光中心功率密度分别为800W/cm^(2)、900 W/cm^(2)、1000W/cm^(2)、1100W/cm^(2)、1200W/cm^(2),激光光束半径为15mm,作用时间为2.5s,中心点最高温度分别为668.14℃、736.81℃、802.74℃、866.74℃、930.82℃;当激光中心功率密度为1000W/cm^(2),作用时间为2.5s,激光光束半径分别为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm,中心点最高温度分别为496.73℃、711.17℃、802.74℃、846.41℃、870.06℃。温度场模拟结果表明:沿径向,激光作用中心点温度最高,随着距离中心点越远,温度迅速下降;沿轴向,距离激光作用面越远,温度逐渐降低;激光中心功率对升温范围的影响较小,对中心点温度的影响较大,激光中心功率增大时,中心点温度升高较快;光束半径增大时,材料的升温范围随之增大,中心点温度逐渐增大。