In this study, the thermoelastic beam in modified couple stress theory due to laser source and heat flux is investigated. The beam are heated by a non-Guassian laser pulse and heat flux. The Euler Bernoulli beam theory and the Laplace transform technique are applied to solve the basic equations for coupled thermoelasticity. The simply-supported and isothermal boundary conditions are assumed for both ends of the beam. A general algorithm of the inverse Laplace transform is developed. The analytical results have been numerically analyzed with the help of MATLAB software. The numerically computed results for lateral deflection, thermal moment and axial stress due to laser source and heat flux have been presented graphically. Some comparisons have been shown in figures to estimate the effects of couple stress on the physical quantities. A particular case of interest is also derived. The study of laser-pulse find many applications in the field of biomedical, imaging processing, material processing and medicine with regard to diagnostics and therapy.
A three-dimensional Gaussian heat source model is modified to include the effects of the gap and thickness-difference for the laser keyhole welding. The gap of the butt joint influences the welding efficiency such that the melting area decreases linearly with the gap. When the different plate thickness is used such as the tailored blank welding, melting areas of the thick and thin plates are predicted by introducing the thickness-difference factor. The calculated results using the modified heat source show reasonably good agreements with the experimental results.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2006.11a
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pp.193-196
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2006
Recently many research are going on in the field of application of Laser and Laser-Arc hybrid welding for superstructures such as ship-structures, transport vehicles etc. Therefore in this study an optimized welding condition and numerical simulation for hybrid welding by using previous numerical analysis which is used to calculate the heat source for Laser and Laser-Arc hybrid welding has been analyzed. For this purpose, fundamental welding phenomena of hybrid process(Laser+MIG) are determined based on the experiments. In order to calculate temperature and residual stress distribution in Laser and Laser-Arc hybrid welds, finite element heat source model is developed on the basis of experiment results and characteristics of temperature and residual stress distribution in Laser and Laser-Arc hybrid welds are understood from the result of simulation and found comparable to the experimental values.
Cho Haeyong;Kim Kwanwoo;Hong Jinuk;Lee Jaehoon;Suh Jeong
Laser Solutions
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v.8
no.1
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pp.19-25
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2005
Pulse laser welding of AISI 304 stainless steel plate was simulated to optimize welding conditions by using commercial finite element code MARC. Due to geometric symmetry, a half model of AISI 304 stainless steel plate was considered. for the heat transfer analysis, user subroutines were applied to boundary condition. The material properties such as conductivity, specific heat, and mass density were given as a function of temperature and the latent heat associated with a given temperature range was considered. A moving heat source was designed on the basis of experimental data. As a result, Nd:YAG laser welding for AISI 304 stainless steel was successfully simulated and it should be useful to determine optimal welding condition.
Nam Gi-Jeong;Kim Kwan-Woo;Hong Jin-Uk;Lee Jae-Hoon;Suh Jeong;Cho Hae-Yong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.4
s.247
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pp.428-434
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2006
Pulse laser welding of AISI 304 stainless steel plate was simulated to find optimal welding conditions by using commercial finite element code MARC. Due to geometric symmetry, a half model of AISI 304 stainless steel plate was considered and user subroutines were applied to boundary condition for the heat transfer. Material properties such as conductivity, specific heat, mass density and latent heat were given as a function of temperature. A moving heat source was designed on the basis of experimental data. As a result, Nd:YAG laser welding for AISI 304 stainless steel was successfully simulated and it should be useful to determine optimal welding condition.
Kim M.S.;Ahn D.G.;Lee S.H.;Yoo Y.T.;Park H.J.;Shin H.J.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.10a
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pp.162-165
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2005
The objective of this research work is to investigate into the three-dimensional temperature distribution using quasi steady-state heat transfer analysis fur the case of the laser cutting of CSP 1N sheet using high power CW Nd:YAG laser. The laser heat source is assumed as a volumetric heat source with a gaussian heat distribution in a plane. Through the comparison of the results of analyses with those of the experiments, the optimal finite element model is obtained. Finally, characteristics of the three-dimensional heat transfer and temperature distribution have been estimated by the optimal finite element model.
Laser welding is obviously an attractive method to join small, thin parts such as small stainless steel tubes, but it is very sensitive to the joint clearance and tolerance, and this makes laser welding difficult to obtain consistent welding qualities over time. Recently, Plasma Augmented Laser Welding(PALW) is being developed to solve these problems. In this study, plasma arc welding(PAW) was introduced to join conventional V-grooved butt joint of thin stainless steel strips using single laser heat source in manufacturing small stainless steel tubes. The effect of the welding speed enhancement is investigated by the experiments. Effects of welding directions, distance between the heat sources and intensity of arc heat source on the optimal welding speed was investigated. Through this research, it was confirmed that PALW process has higher welding speed and robustness than laser welding process.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.25
no.2
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pp.54-65
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2021
In this study, a two-dimensional thermoelastic problem under hyperbolic heat conduction theory with an internal heat source is considered. The general solution for the temperature field, stress components and displacement field are obtained using the reduced differential transform method. The stress and displacement components are obtained using the thermal stress function in the reduced differential transform domain. All the solutions are obtained in the form of power series. The special case with a time-dependent laser heat source has been considered. The problem is considered for homogeneous material with finite rectangular cross-section heated with a non-Gaussian temporal profile. The effect of the heat source on all the characteristics of a material is discussed numerically and graphically for magnesium material taking a pulse duration of 0.2 ps. This study provides a powerful tool for finding the solution to the thermoelastic problem with less computational work as compared to other methods. The result obtained in the study may be useful for the investigation of thermal characteristics in engineering and industrial applications.
Laser heat source was used for automotive interior and exterior parts to reduce weights. Typically, 900's nm wavelength of laser has been widely used for polymer joining, however, the transmittance of the laser beam thorough clear polymers such as PMMA or PC has been an issue to overcome. To solve this issue, 1,940nm laser was applied on the clear polymer for the better absorption and 900nm laser beam was used for main laser for the joining. Conventional Gaussian or Elliptical heat source approximation has limitation in polymer which had deeper skin depth where major laser beam absorbs. To accurately simulate the physical laser beam absorption and joining optical properties were experimentally measured for the computer FEM simulation. The simulation results showed close correlation between theoretical and experimental results. The developed laser process is expected to increase productivity and gap closing which can cause failure of joining in laser material processing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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