激光烧蚀过程中碳纤维聚醚醚酮（PEEK）复合材料的热分布数学建模

摘要： 由于大量能量在极短时间内被精确传递至材料，激光参数与材料参数对激光加工质量具有重要影响。研究人员对碳纤维增强PEEK复合材料在型腔形成过程中的热分布进行了数学建模，通过傅里叶方法推导出温度分布方程。首阶段实验中，向材料发射1焦耳能量的激光束并形成复合材料型腔，通过测量该型腔数据确定了温度分布方程中的常数。随后采用2、3和4焦耳激光束重复制腔实验以验证模型可靠性，将型腔实测结果与温度分布方程计算值进行对比。由于采用单向碳纤维，所得型腔呈椭圆形。研究分别使用沿纤维方向和垂直纤维方向的两个不同导热系数开展验证实验，实验结果与数学模型高度吻合。