[发明专利]基于光纤切割断裂面型仿真的切割条件优化方法、系统

说明书

本发明属于光纤切割技术领域，具体涉及了一种基于光纤切割断裂面型仿真的切割条件优化方法、系统，旨在解决无法对光纤切割断裂面型仿真并优化切割条件的问题。本发明方法包括：获取光纤仿真力学模型，并赋予切割条件；对模型进行裂纹扩展计算，并对计算结果几何化处理，提取三维数据集；通过对数据集进行插补处理获得光纤仿真断裂面型，并建立光纤切割基准评价面；计算光纤仿真断裂面型与光纤切割基准评价面的误差值，输出误差值小于设定阈值的光纤仿真断裂面型对应的切割条件。本发明以仿真的方式获取光纤最优切割条件，无需打磨即可切出高质量的断裂面。

技术领域

本发明属于光纤切割技术领域，具体涉及了一种基于光纤切割断裂面型仿真的切割条件优化方法、系统。

背景技术

光纤端面质量是实现光纤间高质量端接和熔接、光纤-光波导耦合和光纤-半导体激光管芯耦合等技术和工艺的关键，目前一般采用切割和研磨两种方式获得高质量的光纤端面。随着光纤技术的发展，光纤结构越来越复杂，出现了由单一材料制成、通过周期结构实现导光和性能调控的光子晶体光纤和一些特殊材料光纤，研磨技术由于要用到超细研磨料和溶剂，对一些特殊的光纤不适用。在这些情况下，切割技术成为唯一的选择，但要保证好的切割效果，形成高质量的切割端面，切割条件的优化是基本的要求。

为了研究光纤切割中最优的切割条件，形成高质量的切割端面，对光纤切割过程的仿真具有十分重要的意义，而现有技术中尚无光纤切割断裂面型仿真和切割条件优化的方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即无法对光纤切割断裂面型仿真并优化切割条件的问题，本发明提供了一种基于光纤切割断裂面型仿真的切割条件优化方法，该切割条件优化方法包括：

步骤S10，获取待切割光纤的光纤仿真力学模型，并将该模型作为第一模型；

步骤S20，将输入的切割条件赋予所述第一模型，得到第二模型；

步骤S30，对第二模型进行裂纹扩展计算，获取裂纹扩展计算结果；

步骤S40，对所述裂纹扩展计算结果进行几何化处理，提取光纤断裂面三维数据集；

步骤S50，对所述光纤断裂面三维数据集进行插补处理，获得光纤仿真断裂面型；

步骤S60，基于所述光纤仿真断裂面型建立光纤切割基准评价面，计算所述光纤仿真断裂面型与所述光纤切割基准评价面的误差值；若所述误差值大于设定阈值，则更新输入的切割条件并跳转至步骤S20，否则输出所述光纤仿真断裂面型对应的切割条件。

在一些优选的实施例中，步骤S10中“获取待切割光纤的光纤仿真力学模型”，其方法为：

步骤S101，基于光纤的材料、结构、规格信息，采用三维建模软件建立光纤三维几何模型；

步骤S102，基于所述光纤三维几何模型中预设长度的模型、光纤的材料、结构、规格信息进行有限元分析，并进行网格划分，获得待切割光纤的光纤仿真力学模型。

在一些优选的实施例中，步骤S30中“对第二模型进行裂纹扩展计算，获取裂纹扩展计算结果”，其方法为：

步骤S301，通过裂纹扩展计算，对所述步骤S102中得到的网格重新划分，获得含有裂纹的光纤断裂模型；

步骤S302，基于所述含有裂纹的光纤断裂模型的预设载荷步计算强度因子，并更新裂纹扩展网格。

在一些优选的实施例中，步骤S40中“对所述裂纹扩展计算结果进行几何化处理，提取光纤断裂面三维数据集”，其方法为：

步骤S401，对所述裂纹扩展计算结果进行几何化处理，获得光纤裂纹扩展计算后的光纤断裂模型的几何模型；