層裂是金屬材料在沖擊波加載下出現(xiàn)的一種動(dòng)態(tài)拉伸斷裂,多年來一直是世界各國學(xué)者的研究熱點(diǎn)之一。在激光技術(shù)廣泛應(yīng)用之前,沖擊波大多使用輕氣炮或是化學(xué)爆炸的方式產(chǎn)生,這兩種方式產(chǎn)生的應(yīng)變率在10⁵s^-1以下,而激光沖擊波的加載下應(yīng)變率可達(dá)到10⁶s^-1至10⁹s^-1,進(jìn)行這種極高應(yīng)變率載荷下材料層裂特性的研究有助于了解材料在極端條件下的動(dòng)態(tài)損傷現(xiàn)象。基于此本文以TC4合金及純鈦箔為例,進(jìn)行納秒與飛秒激光沖擊波加載下的金屬材料的層裂特性研究,利用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)沖擊波、材料進(jìn)行建模后進(jìn)行仿真分析,模擬出材料層裂發(fā)生的動(dòng)態(tài)過程,得到了靶材自由面速度曲線及厚度方向上的拉伸應(yīng)力分布、不同應(yīng)變率下材料的層裂強(qiáng)度,分析了完全層裂產(chǎn)生的層裂片大小與激光參數(shù)的關(guān)系。本文的主要工作及研究內(nèi)容如下:(1)介紹了多種沖擊載荷的加載方式及現(xiàn)階段廣泛使用的層裂診斷技術(shù),分析了不同學(xué)者提出的層裂理論模型;對(duì)激光沖擊波、層裂損傷機(jī)理進(jìn)行了介紹,為本文研究奠定理論基礎(chǔ)。(2)利用A...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 沖擊載荷加載方式介紹
        1.2.1 霍普金森壓桿
        1.2.2 輕氣炮
        1.2.3 化學(xué)爆炸
        1.2.4 激光加載
    1.3 層裂診斷技術(shù)介紹
        1.3.1 任意反射面速度干涉儀
        1.3.2 多普勒光纖探針測量系統(tǒng)
        1.3.3 雙源光外差測速技術(shù)
        1.3.4 啁啾脈沖頻譜干涉診斷技術(shù)
    1.4 層裂理論模型
    1.5 本文的研究的主要內(nèi)容
第二章 激光沖擊波及層裂理論研究
    2.1 激光沖擊波理論
        2.1.1 激光與物質(zhì)的相互作用
        2.1.2 激光沖擊波的形成
        2.1.3 激光沖擊波在材料內(nèi)部的傳輸
    2.2 層裂損傷機(jī)理
        2.2.1 宏觀角度
        2.2.2 微觀角度
    2.3 材料屬性對(duì)層裂行為的影響
        2.3.1 晶粒度對(duì)層裂行為的影響
        2.3.2 單晶多晶對(duì)層裂行為的影響
        2.3.3 老化程度對(duì)層裂行為的影響
    2.4 本章小結(jié)
第三章 納秒激光作用下TC4合金的層裂模擬研究
    3.1 有限元模型的建立
        3.1.1 材料本構(gòu)模型
        3.1.2 激光沖擊波模型
        3.1.3 有限元模型的建立與網(wǎng)格的劃分
    3.2 層裂強(qiáng)度及自由面速度剖面研究
        3.2.1 激光沖擊波峰值壓力對(duì)層裂強(qiáng)度的影響
        3.2.2 激光沖擊波加載時(shí)間力對(duì)層裂行為的影響
    3.3 層裂發(fā)生的位置研究
        3.3.1 激光沖擊波加載區(qū)域?qū)恿盐恢玫挠绊?br>        3.3.2 激光沖擊波峰值壓力對(duì)層裂位置的影響
    3.4 完全層裂過程的動(dòng)態(tài)模擬研究
    3.5 層裂片特性研究
    3.6 本章小結(jié)
第四章 飛秒激光作用下鈦箔的層裂模擬研究
    4.1 飛秒激光理論
    4.2 飛秒激光沖擊有限元模型的建立
    4.3 飛秒激光加載下鈦箔的層裂強(qiáng)度及自由面速度剖面研究
        4.3.1 飛秒激光峰值壓力對(duì)層裂的影響
        4.3.2 鈦箔厚度對(duì)層裂的影響
        4.3.3 激光光斑直徑對(duì)層裂的影響
    4.4 飛秒激光作用下鈦箔的動(dòng)態(tài)形變研究
        4.4.1 激光能量對(duì)鈦箔形變的影響
        4.4.2 激光脈寬對(duì)鈦箔形變的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的成果



本文編號(hào)：3851713