高功率橫流CO-,2-激光器虛擬樣機(jī)的研究.pdf

1、激光加工在工業(yè)生產(chǎn)中是一個(gè)十分重要的加工方式；虛擬樣機(jī)技術(shù)是當(dāng)前減少設(shè)計(jì)失誤、提高設(shè)計(jì)效率而提出的一種先進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法；本文利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，專題研究高功率橫流CO2激光器的虛擬樣機(jī)，旨在提高激光器的質(zhì)量、減少開(kāi)發(fā)時(shí)間、降低開(kāi)發(fā)成本，解決工程中急需解決的瓶頸問(wèn)題，豐富虛擬樣機(jī)技術(shù)的內(nèi)涵及其應(yīng)用技術(shù)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果包括： (1)在綜合分析虛擬樣機(jī)技術(shù)和高功率橫流CO2激光器設(shè)計(jì)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和存在問(wèn)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(jī)和廣義虛擬樣機(jī)的概念，比較分析了虛擬樣機(jī)技術(shù)與同類技術(shù)的異同；通過(guò)總結(jié)和分析虛擬樣機(jī)各種體系框架，設(shè)計(jì)出高功率橫流CO2激光器虛擬樣機(jī)的系統(tǒng)框架。 (2)提出了結(jié)合實(shí)體造型參數(shù)化設(shè)計(jì)與關(guān)鍵性能仿真的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)的一體化方法，完成了高功率橫流CO2激光器虛擬樣機(jī)的原型設(shè)計(jì)。 (3)分別采用有限元分析和插值模擬兩種方法對(duì)高功率橫流CO2激光器流道和諧振腔進(jìn)行了溫度場(chǎng)模擬仿真，得

3、到了流道和諧振腔溫度場(chǎng)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(xué)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(guò)程。 (4)將相似工程理論引入高功率橫流CO2激光器設(shè)計(jì)方案的決策，提出了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)樣機(jī)方案的決策方法，論證了在高功率橫流CO2激光器開(kāi)發(fā)時(shí)，采用虛擬樣機(jī)技術(shù)優(yōu)于物理樣機(jī)技術(shù)；針對(duì)高功率橫流CO2激光器虛擬樣機(jī)，提出了采用綜合評(píng)價(jià)技術(shù)評(píng)價(jià)虛擬樣機(jī)與設(shè)計(jì)要求符合程度的相似法；根據(jù)軟件工程的