激光辐照碳纤维温度均匀性仿真分析

摘要

为解决激光辐照碳纤维温度不均匀引起的石墨化不均匀、模量差别大的问题，利用COMSOL软件建立了高斯与平顶激光辐照碳纤维热传导-热对流-热辐射的仿真模型，对比分析了高斯光强和平顶光强激光辐照碳纤维的升温特性以及温度分布，研究了不同激光辐照下，碳纤维的表面、截面温度分布以及达到烧蚀温度后碳纤维的烧蚀情况。实验结果表明：平顶激光辐照碳纤维的表面、截面温度分布较高斯激光更均匀，整体温差更小；不同激光辐照碳纤维的烧蚀深度呈线性变化，并且平顶激光辐照碳纤维的烧蚀速率更小。因此，平顶激光相较于高斯激光可控性更高，辐照碳纤维的温差更小，使其石墨化程度更均匀。

关键词

碳纤维 / 石墨化 / 传热 / 相变 / 数值模拟