鋼板レーザー
貫通解析

ランダム経路照射と冷却

3 mm厚の鋼板に、出力5 kW、直径10 mmのレーザーを照射します。レーザー位置は鋼板中央から半径15 mmの範囲内をランダムに移動し、0～19秒まで照射した後、20秒まで冷却します。

温度上昇、溶融、蒸発に伴う材料除去、自由表面変形、溶融金属流動、凝固および冷却過程を表示しています。重力、表面張力、相変化潜熱、温度依存物性および酸化発熱を考慮しています。温度コンターは常温から鋼の沸点までを示し、橙色が概ね融点、白色が概ね沸点に相当します。

垂直・斜め入射による鋼板貫通

本動画では、laserbeamFoamを用いた鋼板レーザー貫通解析の可視化例を示しています。

前半：垂直入射レーザーによる鋼板貫通解析
後半：斜め入射レーザーによる鋼板貫通解析

laserbeamFoamは、OpenFOAMをベースとしたレーザー加工・溶融現象向けのソルバー群であり、レーザー照射による金属基材との相互作用を熱流体解析として扱います。

本解析では、レーザー入熱による温度上昇、溶融、蒸発、自由表面の変形、溶融金属の流動を可視化しています。

また、蒸発に伴うリコイル圧、表面張力、Marangoni効果など、レーザー貫通現象で重要となる熱流体現象を考慮しています。

さらに、laserbeamFoamではレーザーを複数の光線として扱うレイトレーシングにより、入射角や多重反射を考慮したエネルギー吸収を扱うことができます。