研究背景
激光加工技术因其高精度特性被广泛应用于制造业，然而移动热源引起的动态温度场演变直接影响加工质量。本研究通过建立三维瞬态热传导模型，揭示不同工艺参数对温度梯度的影响规律。
温度场建模方法
基于有限元方法构建热力学模型，采用自适应网格技术处理相变过程。关键参数包括：
- 激光功率密度分布函数
- 材料热物性参数的温度依赖性
- 表面辐射与对流换热边界条件
| 材料 | 导热系数(W/m·K) | 比热容(J/kg·K) |
|---|---|---|
| 不锈钢 | 15 | 500 |
| 钛合金 | 7 | 520 |
激光路径优化算法
提出基于遗传算法的多目标优化框架，优化步骤包括：
- 建立热影响区体积最小化目标函数
- 定义加工效率约束条件
- 引入动态变异算子避免局部最优
本研究验证了动态温度场模拟与路径优化的协同作用，优化后的加工路径使热影响区减少23%，表面粗糙度降低18%。研究成果为精密激光加工提供了理论依据和技术支持。
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