光纖熔融拉錐成形過(guò)程數(shù)值模擬及其實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)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(shí)代的意義,而這些技術(shù)的發(fā)展與實(shí)現(xiàn)需要具有對(duì)光進(jìn)行傳輸、耦合、分束及干涉處理功能的光纖耦合器來(lái)實(shí)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(guò)程。通過(guò)

2、分析光纖材料粘彈特性并通過(guò)六階PRONY級(jí)數(shù)予以表達(dá)，建立了材料本構(gòu)方程，通過(guò)有限元軟件建立有限元模型，對(duì)光纖熔拉成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，實(shí)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(chǎng)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(zhǎng)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(tái)分別拉制特定時(shí)間間隔下和特定拉伸長(zhǎng)度下的多組樣品。利用實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果，分別從錐區(qū)形

3、狀變化趨勢(shì)、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(gè)方面對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果在錐區(qū)形狀變化趨勢(shì)上保持一致，仿真所得錐腰直徑與實(shí)驗(yàn)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(duì)錐形形狀的影響。
　　對(duì)其錐形形狀分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)曲線擬合及數(shù)據(jù)分析，建立了錐形形狀曲線計(jì)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(zhǎng)度代替加熱區(qū)域的長(zhǎng)度，并將處于加熱區(qū)