激光制造工艺力学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1激光制造 1

1.1.1 21世纪先进制造技术 1

1.1.2激光制造的特点 2

1.2激光制造工艺的力学原理 3

1.2.1具有时不变特性的力学系统 4

1.2.2具有时变特性的一般力学系统 4

1.2.3激光制造力学原理的表达 5

1.3激光制造工艺过程 7

1.3.1激光制造的工艺过程 7

1.3.2激光制造工艺过程中的力学原理 8

参考文献 9

第2章 激光制造的物理基础和技术基础 10

2.1光子、原子、分子的相互作用 11

2.1.1自发辐射和受激辐射 11

2.1.2粒子数反转 12

2.1.3分子的振转能级 12

2.2激光器 17

2.2.1激光器基本原理 17

2.2.2工业激光器 19

2.3激光束变换与传输 32

2.3.1激光束变换 32

2.3.2激光束传输 45

参考文献 48

第3章 激光与材料的相互作用 50

3.1激光与原子团簇的相互作用 50

3.1.1激光的时空特性 50

3.1.2激光与原子团簇的相互作用 51

3.1.3晶体结构 52

3.2激光与材料相互作用的力学原理 54

3.2.1光能一热能转换 54

3.2.2激光与材料的相互作用 56

3.2.3激光熔化和气化的物理基础 57

3.2.4激光相变原理 59

3.3激光与等离子体的相互作用 71

3.3.1等离子体基本概念 71

3.3.2激光与等离子体的相互作用 74

参考文献 80

第4章 激光制造中的时空效应 82

4.1激光制造中的时空效应 82

4.1.1激光材料改性、去除和增加过程中的时空效应 82

4.1.2能量转换 83

4.2热传导计算力学 87

4.2.1热传导方程 88

4.2.2相变潜热 89

4.2.3瞬态热传导方程的有限元形式 93

4.2.4有限元方程的求解 95

4.2.5有限元计算的精度和力学模型 99

4.2.6对流与辐射的影响 109

4.3时空效应中的实验力学 110

4.3.1靶材的力学性能测试 110

4.3.2激光工艺效应测试 112

4.3.3实验技术和方法 115

4.4激光制造中时空效应的正向和反向过程 117

4.4.1时空效应的相互作用 117

4.4.2激光制造的虚拟过程 117

参考文献 118

第5章 激光改性原理 120

5.1材料的激光改性 120

5.1.1激光材料改性的基本思路 120

5.1.2激光材料改性的工程应用 120

5.2激光表面改性的力学原理 121

5.2.1激光相变强化 122

5.2.2激光熔凝强化 124

5.2.3激光冲击强化 124

5.2.4激光表面强化工艺 125

5.3激光弯曲成形力学 129

5.3.1激光弯曲成形原理 129

5.3.2激光弯曲成形工艺 133

5.4激光摩擦改性 136

5.4.1材料的摩擦特性 136

5.4.2激光处理改变材料的摩擦特性 139

5.4.3耐磨性机理 146

参考文献 150

第6章 激光材料去除原理 151

6.1激光材料去除的基本原理 151

6.1.1激光材料去除过程 151

6.1.2激光材料去除的加工系统 156

6.2激光材料去除的力学原理 157

6.2.1力学原理的基本思路 158

6.2.2激光材料去除中的热转换 158

6.2.3激光材料去除中的热传导 160

6.2.4激光材料去除中的热对流 165

6.2.5激光材料去除中的热辐射 167

6.2.6激光材料去除中热转换的数值计算 167

6.3激光材料去除的建模与分析 168

6.3.1建模的基本概念 168

6.3.2激光材料去除的加工过程建模 169

6.3.3激光材料去除过程的一般模型 185

6.4激光材料去除的工程应用 191

6.4.1金属的激光去除 191

6.4.2陶瓷的激光去除 192

6.4.3塑料的激光去除 193

6.4.4复合材料的激光去除 193

参考文献 193

第7章 激光材料连接原理 196

7.1激光连接原理 196

7.1.1激光连接原理概述 196

7.1.2激光焊接的两种形式 197

7.2激光焊接的热传递 198

7.2.1激光辐射的吸收 198

7.2.2传导焊接阈值 200

7.2.3穿透焊接阈值 201

7.2.4匙孔的稳定性和动力学 205

7.2.5匙孔的运动 209

7.3激光焊接的建模 211

7.3.1激光焊接中的热转换 211

7.3.2熔池和焊缝特性 212

7.3.3激光焊接系统响应函数 213

7.4激光焊接中的等离子体 215

7.4.1激光焊接中等离子体的基本概念 215

7.4.2激光焊接中等离子体的性质 216

7.5异种金属激光焊接 218

7.5.1异种金属激光焊接实验研究 218

7.5.2异种金属激光焊接温度场数值模拟 223

参考文献 226

第8章 激光快速成形原理 228

8.1激光直接成形过程 228

8.1.1激光直接成形的基本原理 228

8.1.2直接成形的方法 229

8.1.3激光直接成形工艺 229

8.2激光直接成形的实验研究 236

8.2.1激光直接成形系统 236

8.2.2激光直接成形工艺参数 236

8.2.3激光功率对成形零件的影响 237

8.2.4扫描速度对成形零件的影响 240

8.3激光成形温度场分析 242

8.3.1瞬态温度场计算的基本原理 243

8.3.2瞬态温度场计算方法 243

8.3.3有限元模型建模 244

8.3.4瞬态温度场计算结果分析 245

8.4激光成形的热应力计算 249

8.4.1热应力场计算基本原理 249

8.4.2激光成形的热应力计算 253

8.4.3热应力计算结果分析 254

8.5激光直接成形的工程应用 262

8.5.1应用实例 262

8.5.2激光成形工程应用策略 264

参考文献 264

第9章 激光制造的多参数过程控制原理 265

9.1激光制造过程控制原理 265

9.1.1激光制造过程控制概述 265

9.1.2过程控制原理 267

9.1.3控制系统分析 273

9.2激光制造控制系统 274

9.2.1激光制造过程的控制系统 274

9.2.2计算机控制系统 275

9.2.3激光器控制 276

9.2.4机器人控制 278

9.2.5示教编程器设计 283

9.2.6激光制造过程的监测、诊断与控制 285

9.3激光改性过程的控制 290

9.3.1激光改性过程的监测与控制 290

9.3.2激光相变强化的控制实例 291

9.4激光材料去除过程的控制 293

9.4.1激光材料去除过程的监测与控制 293

9.4.2过程监测的传感技术 294

9.4.3激光材料去除过程的控制 294

9.5激光连接过程的监测与控制 297

9.5.1激光连接过程中的各种信号 297

9.5.2等离子体和穿透深度等信号的监测 297

9.5.3激光连接过程中的声发射信号 301

9.5.4激光连接过程中的可视监测 302

9.5.5激光连接过程的控制 303

9.6激光直接成形过程的控制 308

9.6.1激光成形过程控制的原理 308

9.6.2激光成形过程的控制系统 309

参考文献 310

第10章 激光制造过程的仿真 312

10.1激光制造过程的虚拟与仿真 312

10.1.1激光制造工艺规划 312

10.1.2激光制造过程的仿真 314

10.2激光制造仿真原理 316

10.2.1激光制造过程仿真的物理基础 316

10.2.2激光制造过程仿真的几何基础 316

10.2.3逆向工程技术 319

10.2.4轨迹规划算法 320

10.2.5激光制造中的轨迹优化 331

10.3激光制造过程仿真的实现 341

10.3.1几何仿真系统的构建与完善 342

10.3.2物理仿真工艺参数验证 348

10.4激光制造过程仿真的工程应用 353

10.4.1激光改性过程仿真 354

10.4.2激光材料连接过程仿真 354

10.4.3激光快速成形过程仿真 354

参考文献 354