利用ANSYS对激光清洗模具表面温度场进行有限元分析 0 前言 在我们的日常生活中有许多橡塑制品，这些制品大多是通过各种模具加工而成的，而这些模具往往在生产过程中遭到污染和腐蚀，从而对生产造成影响，所以必须对模具进行清洗，从而保证橡塑制品的质量。 经过长期的探索与实践，人们积累了许多清洗模具的方法。最初是使用高温碱水进行浸泡的方法进行模具的清洗，随后又产生了喷砂法、化学清洗法、干冰法和高压水清洗法，但是都不能从根本上达到清洗模具的目的，不能满足社会的需求。因此，人们把目光投向了一种新型的清洗技术——激光清洗模具技术。激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的颗粒、锈迹和涂层等发生瞬间蒸发与剥离，从而达到洁净的工艺过程。 激光清洗模具时将激光能量照射到模具表面，这会引起模具表面的温度变化，这种温度变化对是否能够有效地去除模具表面的污染物以及模具表面是否会损害起着至关重要的作用，因此查看模具表面温度的变化情况是进行激光清洗模具机理分析的前提。 随着计算机技术的发展，以及大型通用有限元软件在材料热物性、辐射、对流换热等因素的处理方面的成熟和完善，数值模拟技术用于激光清洗模具表面的温度场的计算越来越显示出其优越性，本文 正是在此基础上利用ANSYS 有限元软件，建立了激光清洗模具表面瞬态温度场有限元模型。 1 有限元模型的建立 对激光清洗模具表面温度场进行有限元分析可以分为4 方面，确定热源模型、材料的热物性和落实边界条件、建立模型以及进行区域离散化求解。 1.1 热源模型的确定 在激光热源模型中，点热源和线热源都用于温度场解析解，但研究表明其计算结果与实际结果有较大的误差，而高斯面热源分布是一种比点状热源和线状热源更切实际的热源分布函数，本文中采用近高斯分布的面热源形式，其热流分布函数为： 式中，A 为材料对激光的吸收系数，P 为激光功率，R 为光斑半径，r 为考察点到光斑中心的距离。 在激光清洗模具表面的过程中，激光能量以热流密度的形式加载到模具表面，并以一定的速度移动，因此利用ANSYS 参数化设计语言建立载荷的矩阵表格将空间域离散到时间域上，在不同时刻不同位置提供相应的热源载荷输入，并设定一定的时问步长，这样就可以模拟出模具表面的温度场。 1.2 热物性参数的确定 模具一般都是由45 钢或碳钢制造的，这里以45 钢为例。对于45 钢，其密度与温度变化关系不是很大，按常数处理，对最后的结...
