《激光焊接熔池動力學行為》系統(tǒng)地介紹了激光焊接過程熔池行為及其影響因素，包括試驗測試技術、理論計算與過程仿真技術、熔池物態(tài)轉換行為以及工藝條件對熔池行為的影響等。集中反映了我國在該方面的研究成果，其中部分研究成果反映了作者研究團隊新前沿研究工作，如雙光束激光焊接熔池行為、激光填絲焊接熔池行為、大厚度全熔透激光焊接和真空、低真空條件激光焊接熔池行為等。
《激光焊接熔池動力學行為》可供大專院校師生、工程技術人員參考閱讀。
1917年，世界著名理論物理學家愛因斯坦提出了受激輻射的概念并發(fā)現了光電效應，為激光的發(fā)明奠定了理論基礎。1960年5月，美國物理學家梅曼博士在量子電子學發(fā)展的基礎上發(fā)明了世界第一臺紅寶石激光器，由此開啟了激光及其應用的序幕。至20世紀60年代初已經出現了有關激光制孔和焊接等技術應用的有關報道。伴隨著激光器技術的不斷進步與完善，激光束流品質的不斷優(yōu)化，輸出功率的不斷增大，激光作為高能量密度束流的光源和熱源被很快應用到材料加工方面，形成了具有重要地位的材料特種加工技術群——激光加工技術。該技術具有非接觸、能量精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優(yōu)、資源節(jié)約、環(huán)境友好等綜合優(yōu)勢，既可用于大批量高效自動化生產，又適用于多品種、小批量加工，甚至個性化產品的定制，因此成為傳統(tǒng)制造業(yè)改造升級不可或缺的重要技術。經過多年的發(fā)展，激光加工技術已經發(fā)展為高能束流加工技術，在焊接與去除、表面工程和增材制造（3D打�。┤笾圃旒夹g領域重要的技術手段之一，形成了焊接、切割、制孔、快速成形、刻蝕、微納加工、表面改性、噴涂及氣相沉積等多種門類技術，在國民經濟和國防建設諸多領域發(fā)揮著重要的作用。
作為激光加工技術主要代表之一的激光焊接技術，同傳統(tǒng)的電弧焊接技術相比，具有能量密度高（最高可達l015W/cm12）、焊縫深寬比大、熱影響區(qū)小、變形小、接頭質量和性能好、生產效率高和控制操作靈活等一系列優(yōu)點，是一種極具前途的先進焊接技術。
激光焊接技術也同樣伴隨著激光器技術的不斷發(fā)展而發(fā)展，隨著激光器輸出功率的增大，束流品質的優(yōu)化，理論研究的深入，技術研發(fā)的持續(xù)開展，激光焊接方式由“熱傳導焊接”轉變?yōu)椤吧钊酆附印�。焊接技術也在不斷發(fā)展，激光對接焊、激光疊加焊、激光電弧復合焊接、激光填絲焊接、雙光束激光焊接、多束激光焊接、雙光束激光填絲焊接、超窄間隙激光焊接、全位置激光焊接、長焦距動光式激光焊接等技術不斷出現和發(fā)展，相應的焊接裝備、焊接系統(tǒng)以及過程檢測控制技術也在不斷發(fā)展完善，為激光焊接技術在國民經濟和國防建設中的應用奠定了堅實基礎。
第1章 激光焊接基礎
1．1 激光與材料的相互作用
1．1．1 材料對激光的吸收與被加熱
1．1．2 激光熱源模型及其固體材料中產生溫度場
1．1．3 激光作用材料的熔化
1．1．4 激光作用下材料的氣化
1．1．5 激光誘導等離子體及其效應
1．2 激光焊接的原理與特點
1．3 激光焊接熔池行為研究
第2章 準穩(wěn)態(tài)熔池動力學模型及數值仿真
2．1 引言
2．2 準穩(wěn)態(tài)激光焊接基本模型
2．2．1 描寫流動與傳熱問題的控制方程
2．2．2 移動熱源作用下激光深熔焊的三維數學模型
2．2．3 激光深熔焊過程的熱源模型
2．3 數值解法的實現過程
2．3．1 迎風格式
2．3．2 交錯網格技術
2．3．3 求解Navier-Stokers方程的壓力修正方法
2．3．4 SIMPLE算法
2．3．5 程序編制以及求解
2．4 計算參數
2．5 激光深熔焊焊接速度對小孔形態(tài)的影響
2．5．1 鈦合金激光深熔焊溫度分布
2．5．2 焊接速度對小孔尺寸的影響
2．5．3 激光深熔焊焊接功率對小孔尺寸的影響
2．6 激光深熔焊熔池幾何形狀模擬
2．6．1 激光深熔焊熔池形狀的數值模擬
2．6．2 焊接速度及激光功率對熔池尺寸的影響
2．7 激光深熔焊熔池流動速度場的數值模擬
2．7．1 激光深熔焊熔池流動的特點
2．7．2 激光深熔焊熔池速度的分布規(guī)律
2．7．3 試驗驗證
2．8 小結
第3章 小孔熔池耦合模型及數值計算方法
3．1 引言
3．2 耦合模型控制方程
3．2．1 傳熱與流動方程
3．2．2 熱源模型
3．3 自由界面追蹤方法
3．3．1 Levelset方法
3．3．2 VOF方法
3．4 耦合模型邊界條件
3．4．1 基本約定
3．4．2 氣液兩相流中界面張力間斷
3．4．3 表面張力、熱毛細力、反沖壓力的間斷捕捉邊界條件
3．5 數值求解計算方法
3．5．1 小孔壁面能量密度快速求解方法
3．5．2 小孔運動界面追蹤方法
3．5．3 自由界面流動、傳熱耦合求解方法
3．5．4 數值求解程序的計算流程
3．6 小結
第4章 瞬態(tài)小孔與運動熔池動力學可視化仿真
4．1 引言
4．2 小孔與熔池瞬態(tài)耦合動力學行為
4．2．1 小孔的動力學演化過程及特征
4．2．2 穩(wěn)定小孔時熔池的流動特征
4．2．3 非穩(wěn)定小孔時熔池的流動特征
4．3 物理因素對耦合行為的影響
4．3．1 自由界面力和多重反射吸收
4．3．2 熱物性參數
4．3．3 焊接工藝參數
4．4 小結
第5章 小孔內金屬蒸氣/等離子體動力學行為
5．1 引言
5．2 瞬態(tài)小孔內金屬蒸氣/等離子體動力學模型
5．2．1 動力學模型控制方程
5．2．2 動力學模型控制邊界條件
5．3 瞬態(tài)小孔內金屬蒸氣/等離子體動力學
5．3．1 不均勻分布和高瞬態(tài)性
5．3．2 孔內多方向流動行為
5．3．3 劇烈振蕩和擺動行為
5．3．4 局部蒸發(fā)處可壓縮特性
5．4 小結
第6章 側吹氣流對小孔熔池動態(tài)行為的影響
6．1 引言
6．2 側吹氣體保護氣流流場（鈦合金）
6．3 側吹氣流對小孔與熔池行為的影響
6．3．1 側吹氣流對熔池表面變形的影響
6．3．2 存在金屬蒸氣時側吹氣流對小孔和熔池動態(tài)行為的影響
6．4 側吹氣流影響小孔與熔池穩(wěn)定性的機制
6．5 小結
第7章 雙光束激光焊小孔與熔池動力學行為
7．1 引言
7．2 雙光束焊接小孔與熔池瞬態(tài)耦合模型
7．2．1 瞬態(tài)耦合模型的控制方程
7．2．2 瞬態(tài)耦合模型的邊界條件
7．3 雙光束焊接小孔與熔池的耦合行為
7．3．1 焊接過程中動態(tài)小孔演化行為
7．3．2 焊接過程中運動熔池流動行為
7．4 雙光束焊接過程穩(wěn)定性的機理及影響因素
7．4．1 雙光束焊接過程穩(wěn)定性機理
7．4．2 工藝參數對雙光束焊接穩(wěn)定性的影響規(guī)律
7．5 小結
第8章 激光填絲焊小孔與熔池動力學行為
8．1 引言
8．2 激光填絲焊接多相瞬態(tài)耦合模型
8．2．1 焊絲熔化數學模型
8．2．2 小孔與熔池瞬態(tài)耦合模型
8．2．3 主要邊界條件
8．3 填絲焊過程中小孔與熔池的動力學行為
8．3．1 自由過渡條件下瞬態(tài)小孔和運動熔池行為
8．3．2 送絲速度對自由過渡中的瞬態(tài)小孔和運動熔池行為的影響
8．3．3 焊絲直徑對自由過渡中的瞬態(tài)小孔和運動熔池行為的影響
8．3．4 接觸過渡條件下瞬態(tài)小孔和運動熔池行為
8．3．5 送絲速度對接觸過渡中的瞬態(tài)小孔和運動熔池行為的影響
8．3．6 焊絲直徑對接觸過渡中的瞬態(tài)小孔和運動熔池行為的影響
8．3．7 無熔滴過渡和熔滴過渡中瞬態(tài)小孑L和運動熔池行為的比較
8．4 填絲焊過程中小孔與熔池的不穩(wěn)定性機理
8．4．1 單激光焊和激光填絲焊過程的熔池動力學
8．4．2 不同送絲速度下填絲焊過程的熔池動力學
8．4．3 填絲焊過程中小孔的不穩(wěn)定性機理
8．5 填絲焊過程中運動熔池動態(tài)稀釋行為
8．5．1 運動熔池稀釋行為模型
8．5．2 準穩(wěn)態(tài)運動熔池內的動態(tài)稀釋行為特征
8．5．3 瞬態(tài)運動熔池內的動態(tài)稀釋行為特征
8．6 小結
第9章 真空激光焊小孔與熔池動力學行為
9．1 引言
9．2 真空激光焊接小孔與熔池瞬態(tài)耦合模型
9．2．1 瞬態(tài)耦合模型的控制方程
9．2．2 瞬態(tài)耦合模型的邊界條件
9．3 真空激光焊接小孔與熔池耦合行為特征
9．3．1 焊接過程中動態(tài)小孔的演化特征
9．3．2 焊接過程中運動熔池的流動特征
9．4 真空和低真空激光焊接熔深增加行為
9．4．1 熔深隨環(huán)境壓力減小而增加的物理機制
9．4．2 熔深有限增加理論
9．5 小結
參考文獻
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