本文選題：激光輻照 + 預加載荷��； 參考：《南京理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：自激光被發(fā)現(xiàn)以來,由于其具有普通電磁波所不具備優(yōu)點,被廣泛的用于工業(yè)加工、醫(yī)療教育、國防軍事領(lǐng)域。一方面當試件局部受到強激光輻照時,激光輻照區(qū)域溫度迅速上升,造成材料的熱-力學性質(zhì)發(fā)生劇烈的變化,使得材料發(fā)生熱軟化、熔融乃至氣化噴濺；另一方面由于材料彈性模量、屈服強度隨溫度升高逐漸降低,激光輻照區(qū)域進入塑性屈服階段,并且隨著輻照時間增大,屈服區(qū)域逐漸向試件內(nèi)部擴大,對材料造成應力損傷。當工件被夾緊或飛機導彈在高速飛行時,試件會時刻處于外載荷預加載的情況,為了實際應用情況相符合,本文對高能激光與外加拉力聯(lián)合作用鋁合金靶材的問題進行了理論和實驗研究。(1)基于熱傳導理論、熱-力耦合理論和彈塑性理論建立二維物理模型,應用有限元方法對受單向拉伸載荷作用的鋁合金板材在高斯分布的連續(xù)激光輻照下的溫度場、應力場和出現(xiàn)等效應力極小值的時間進行研究。在數(shù)值計算中考慮材料性質(zhì)的非線性和相變情況,本文首先研究了有／無外加載荷對塑性屈服時間、材料破壞機制的影響,接著研究了聯(lián)合加載時激光功率密度、外加拉力和試件厚度與塑性屈服開始時間和出現(xiàn)等效應力極小值的時間的關(guān)系。(2)對1060和6061鋁合金進行無激光輻照的單向拉伸實驗,得到材料厚度、寬度對單軸拉伸時試件的斷裂過程、斷裂位移、斷裂形貌、塑性屈服點和最大斷裂載荷的影響。選取6061鋁合金進行聯(lián)合加載實驗,記錄了從外力加載到激光輻照直至試件完全斷裂的外力載荷隨位移的變化曲線,研究了聯(lián)合加載時材料破壞的機制、激光輻照中心區(qū)域的溫升情況、試件斷裂所需激光輻照時間、試件斷裂部位的形貌,研究了激光功率密度、外加載荷的大小以及試件厚度的變化對試件斷口形貌、中心區(qū)域溫升、試件斷裂破壞所需的時間的影響。
[Abstract]:Laser has been widely used in the fields of industrial processing, medical education, national defense and military since it was discovered because it has the advantages of ordinary electromagnetic wave. On the one hand, the temperature of the laser irradiated region rises rapidly when the specimen is irradiated by a strong laser, which results in a drastic change in the thermal-mechanical properties of the material, resulting in thermal softening, melting and even vaporization spatter. On the other hand, due to the elastic modulus of the material, the yield strength decreases gradually with the increase of temperature, the laser irradiation region enters the plastic yield stage, and with the irradiation time, the yield region gradually expands to the inside of the specimen, causing stress damage to the material. When the workpiece is clamped or the aircraft missile is flying at high speed, the specimen will always be in the condition of external load preloading, in order to match the actual application, In this paper, the theoretical and experimental study on the effect of high energy laser and applied tension on aluminum alloy targets is carried out. (1) based on the heat conduction theory, the thermal-mechanical coupling theory and the elastic-plastic theory, a two-dimensional physical model is established. The temperature field, stress field and the time of minimum equivalent stress of aluminum alloy sheet subjected to uniaxial tensile loading under continuous laser irradiation with Gao Si distribution were studied by finite element method. The nonlinear properties and phase transition of materials are considered in the numerical calculation. Firstly, the effect of loading on plastic yield time and material failure mechanism is studied, and then the laser power density under combined loading is studied. The relationship between the applied tensile force and the thickness of the specimen is related to the beginning time of plastic yield and the time when the equivalent stress minimum appears. (2) the uniaxial tensile test of 1060 and 6061 aluminum alloys without laser irradiation is carried out and the thickness of the material is obtained. The influence of width on the fracture process, fracture displacement, fracture morphology, plastic yield point and maximum fracture load of the specimen during uniaxial tension. 6061 aluminum alloy was selected for combined loading experiment. The curves of external force load changing with displacement from external force loading to laser irradiation to complete fracture of specimen were recorded, and the mechanism of material failure under combined loading was studied. The temperature rise in the central region of laser irradiation, the time required for laser irradiation of the specimen, the morphology of the fracture site of the specimen, the laser power density, the magnitude of the applied load and the variation of the thickness of the specimen on the fracture surface of the specimen were studied. The effect of temperature rise in the central region and the time required for fracture failure of the specimen.
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21;TN249

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本文編號：2080334