激光誘導沖擊波在層狀介質中的傳輸特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、“膜基結構”材料是最為簡單和常見的層狀復合材料,弄清激光誘導沖擊波在“膜基結構”材料中的傳輸規(guī)律,對研究激光沖擊加工“膜基結構”材料以及更為復雜的多層復合材料,有重要指導意義;對激光參數(shù)選擇、層狀材料設置、沖擊效果預測有重要的指導作用。本文主要從沖擊波檢測、數(shù)值仿真、沖擊結果分析幾方面對激光誘導沖擊波在“膜基結構”中傳輸進行研究。主要工作如下:
  (1)以“鋁膜-銅基體”、“銅膜-鋁基體”為研究對象,利用PVDF傳感器檢測“膜基

2、結構”靶材背面的沖擊波信號,并分析測量信號的形成機理及特性。結果表明:膜基界面對沖擊波傳輸有重要影響,所測“膜基結構”材料背面信號強度明顯低于同種厚度單層材料;“膜基結構”中的沖擊力從加載到平衡所需時間較久,是振蕩加載過程;當每層材料厚度低于50μm時,PVDF所測信號無法分辨層間沖擊波變化,每層材料厚度越大,層間波形區(qū)分越明顯。因此,用PVDF測量雙層材料沖擊波信號,材料厚度不可過薄。
  (2)用ABAQUS軟件建立激光沖擊“

3、膜基結構”模型。研究了激光誘導沖擊波在“膜基結構”中的傳輸,及其對“膜層-基體”結合強度的影響。建立不同阻抗匹配模式的“膜基結構”模型,改變膜層厚度,進行數(shù)值仿真和實驗。分析不同時刻沿深度方向的應力分布,膜層脫落時的凸起形貌,不同膜層厚度對應的最大應力值、持續(xù)時間。結果發(fā)現(xiàn):當膜層阻抗小于基體時,膜層表面覆蓋合適的約束層可以避免“膜層-基體”界面處形成拉應力,兩者結合強度不會減弱,材料表面性能得到強化;當膜層阻抗大于基體時,應根據加工要

4、求,決定是否進行激光沖擊加工;當拉應力不可避免時,膜層厚度需慎重選擇,既要考慮對材料表面的強化效果,也要減小界面處拉應力強度。
  (3)理論和實驗研究相結合,研究激光沖擊過程中“剩余吸收層”對沖擊效果的影響規(guī)律。選擇不同厚度、材質的材料作吸收層;控制激光參數(shù),使沖擊后靶材表面留有“剩余吸收層”。通過表征沖擊區(qū)域凹坑尺寸、力學性能、檢測靶材背面的沖擊波信號,研究“剩余吸收層”對沖擊效果的影響。結果表明:“剩余吸收層”對沖擊波有顯著

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