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摘要
基于碳纤维复合材料激光辐照理论，应用有限元方法，开展了碳纤维复合材料激光辐照温度场仿真分析。首先，研究了碳纤维复合材料激光辐照温度场分布规律，建立了不同位置线上的温度场表征方程，定量分析了辐照表面温度变化规律，并通过文献数据验证了有限元模型有效性。然后，基于该模型，探究了复合材料板材不同铺层方向、不同光斑直径和不同激光功率下的温度场变化规律。结果表明：在不同铺层方向下，热影响区为椭圆形，[0]16和[0/90]4s板材的长轴方向为碳纤维0°铺层方向，而[45/90/-45/0]2s板材的长轴方向为碳纤维45°铺层方向，且三者最高温度均约为1 830 ℃；当光斑直径分别为6 mm、10 mm和14 mm时，热影响区面积逐步增大，而中心最高温度逐步降低，整个过程中最高温度分别为3 347 ℃、2 401 ℃和1 838 ℃；在200 W、400 W和600 W激光功率下，板材中心温度随激光功率增大而增大，中心点最高温度分别为1 750 ℃、2 401 ℃和2 789 ℃。
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单位西北工业大学; 空军工程大学; 中国人民解放军空军航空大学
