激光诱导冲击波在层状介质中的传输特性研究

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1、分类号TN249密级公开UDC621.7编号102992211303087硕士学位论文激光诱导冲击波在层状介质中的传输特性研究StudyofLaser-DrivenShockWavePropagationinLayeredMaterial指导教师叶云霞副教授硕导作者姓名赵抒怡申请学位级别硕士专业名称光学工程论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席______________评阅人____________2016年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学

2、位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保

3、存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日激光诱导冲击波在层状介质中的传输特性研究StudyofLaser-DrivenShockWavePropagationinLayeredMate

4、rial学科专业：光学工程指导老师：叶云霞姓名：赵抒怡2016年4月江苏大学硕士学位论文摘要“膜基结构”材料是最为简单和常见的层状复合材料，弄清激光诱导冲击波在“膜基结构”材料中的传输规律，对研究激光冲击加工“膜基结构”材料以及更为复杂的多层复合材料，有重要指导意义；对激光参数选择、层状材料设置、冲击效果预测有重要的指导作用。本文主要从冲击波检测、数值仿真、冲击结果分析几方面对激光诱导冲击波在“膜基结构”中传输进行研究。主要工作如下：（1）以“铝膜-铜基体”、“铜膜-铝基体”为研究对象，利用PVDF传感器检测“膜基

5、结构”靶材背面的冲击波信号，并分析测量信号的形成机理及特性。结果表明：膜基界面对冲击波传输有重要影响，所测“膜基结构”材料背面信号强度明显低于同种厚度单层材料；“膜基结构”中的冲击力从加载到平衡所需时间较久，是振荡加载过程；当每层材料厚度低于50µm时，PVDF所测信号无法分辨层间冲击波变化，每层材料厚度越大，层间波形区分越明显。因此，用PVDF测量双层材料冲击波信号，材料厚度不可过薄。（2）用ABAQUS软件建立激光冲击“膜基结构”模型。研究了激光诱导冲击波在“膜基结构”中的传输，及其对“膜层-基体”结合强度的影

6、响。建立不同阻抗匹配模式的“膜基结构”模型，改变膜层厚度，进行数值仿真和实验。分析不同时刻沿深度方向的应力分布，膜层脱落时的凸起形貌，不同膜层厚度对应的最大应力值、持续时间。结果发现：当膜层阻抗小于基体时，膜层表面覆盖合适的约束层可以避免“膜层-基体”界面处形成拉应力，两者结合强度不会减弱，材料表面性能得到强化；当膜层阻抗大于基体时，应根据加工要求，决定是否进行激光冲击加工；当拉应力不可避免时，膜层厚度需慎重选择，既要考虑对材料表面的强化效果，也要减小界面处拉应力强度。（3）理论和实验研究相结合，研究激光冲击过程中

7、“剩余吸收层”对冲击效果的影响规律。选择不同厚度、材质的材料作吸收层；控制激光参数，使冲击后靶材表面留有“剩余吸收层”。通过表征冲击区域凹坑尺寸、力学性能、检测靶材背面的冲击波信号，研究“剩余吸收层”对冲击效果的影响。结果表明：“剩余吸收层”对冲击波有显著衰减作用，进而削弱其对靶材的冲击效果；“剩余吸收层”I激光诱导冲击波在层状介质中的传输特性研究阻抗直接影响激光诱导原始冲击波压力，以及吸收层-靶材界面处透射冲击波压力；约束层和靶材给定，选择具有“最佳阻抗值”的理想吸收层，可获得最大强度的有效冲击波；实际冲击过程中

8、，必须根据约束层、靶材等，选择合适吸收层，优化吸收层厚度，才可获得理想的冲击效果。关键字：激光冲击，膜基结构，冲击波传输，剩余吸收层，PVDF传感器II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTFilm-substratematerialisthemostsimpleandcommonlayeredcompositematerial.Itisimportantto