光纖熔融拉錐成形過程數(shù)值模擬及其實驗研究.pdf

1、光纖技術(shù)在航空航天、衛(wèi)星、制導(dǎo)武器、醫(yī)療、通信等軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛和深入，人們對信息傳輸效率的提升日益迫切，基于光的波分復(fù)用、頻分復(fù)用、時分復(fù)用等技術(shù)的全光網(wǎng)絡(luò)（AON）、光纖到戶（FTTP）的發(fā)展與普及具有劃時代的意義,而這些技術(shù)的發(fā)展與實現(xiàn)需要具有對光進行傳輸、耦合、分束及干涉處理功能的光纖耦合器來實現(xiàn)。光纖熔融拉錐法制作的錐形光纖耦合器是應(yīng)用最廣泛的一種。
　　本文從制造科學(xué)的角度分析光纖熔融拉錐流變成形過程。通過

2、分析光纖材料粘彈特性并通過六階PRONY級數(shù)予以表達，建立了材料本構(gòu)方程，通過有限元軟件建立有限元模型，對光纖熔拉成形過程進行了數(shù)值模擬，實現(xiàn)了熱結(jié)構(gòu)耦合分析，分析了預(yù)熱階段光纖溫度場的形成以及拉錐階段錐形變化，提高了仿真結(jié)果的精確性。本文分別以拉伸速度和拉伸長度為變量，分別以0.05mm/s、0.1mm/s、0.15 mm/s的拉伸速度，用電加熱拉錐平臺分別拉制特定時間間隔下和特定拉伸長度下的多組樣品。利用實驗和仿真結(jié)果，分別從錐區(qū)形

3、狀變化趨勢、錐腰直徑（最小直徑）、錐區(qū)輪廓曲線、錐區(qū)表面質(zhì)量四個方面對數(shù)值模型進行驗證。仿真和實驗結(jié)果在錐區(qū)形狀變化趨勢上保持一致，仿真所得錐腰直徑與實驗結(jié)果平均誤差較小，結(jié)果表明本文所建立的數(shù)值模型具有較好的精確度，并分析了工藝參數(shù)對錐形形狀的影響。
　　對其錐形形狀分布進行統(tǒng)計分析，通過曲線擬合及數(shù)據(jù)分析，建立了錐形形狀曲線計算方程。本文在常用分段擬合e指數(shù)函數(shù)中，用光纖處于轉(zhuǎn)變溫度附近的長度代替加熱區(qū)域的長度，并將處于加熱區(qū)