激光辐照轻质合金靶体多场耦合破坏效应数值研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文激光辐照轻质合金靶体多场耦合破坏效应数值研究硕士研究生：马特指导教师：邢晓冬副教授学科、专业：机械工程论文主审人：王立权教授哈尔滨工程大学2018年01月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文激光辐照轻质合金靶体多场耦合破坏效应数值研究硕士研究生：马特指导教师：邢晓冬副教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：海洋智能机械研究所论文提交日期：2018年01月10日论文答辩日期：2018年03月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisser

2、tationfortheDegreeofM.EngNumericalstudyonmultifieldcouplingdamageeffectoflaserirradiatedlightalloytargetCandidate:MaTeSupervisor:A/Prof.XiongXiaoDongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan.10,2018DateofOralExamination:

3、Mar.10,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关

4、规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月

5、日摘要激光武器的靶目标多为圆柱壳结构。承受的工作载荷主要包括飞行惯性过载、发动机内部工作压强以及发动机内部燃料燃烧时的高温载荷，同时还承受了周围流场引入的气动载荷，所以激光武器对靶目标的毁伤过程中存在着复杂的多场耦合效应，据此我们将其分为激光辐照下靶目标的热-力耦合毁伤以及激光辐照下靶目标的流-热-固耦合毁伤两种破坏模式，并对以上两种破坏模式选取了典型目标作为研究对象，开展了以下工作：1.激光辐照下靶目标的热-力耦合毁伤效应。首先，通过实验获得了轴压圆柱壳的临界屈曲载荷，并与理论上得到的轴压作用下圆柱壳的屈曲方程及解析解进行了对比，发现实验结

6、果与大挠度非线性解析解相近；同时也对激光辐照下轴压薄壁圆柱壳的屈曲行为进行了实验研究，结果表明临界屈曲载荷随激光功率密度的增加而快速下降；并通过数值模拟更深入地分析了激光辐照引起的热-力耦合屈曲行为。其次，通过数值计算模拟了激光诱导充压柱壳的热-力耦合破坏效应，研究了典型结构的动态爆裂过程，获得的破坏模式与相应的实验结果基本一致。给出了三类典型破坏模式及其对应的参数范围，探讨了各类破坏模式的形成机理，并分析了不同光斑尺寸、壳体厚度条件下热软化效应对破坏内压阈值的影响，以及预内压与破坏时间的关系。然后，通过数值计算初步探索了激光辐照下轴内压联合

7、作用时，不同计算条件下柱壳的损伤模式的种类以及柱壳损伤模式发生转变的原因。最后，通过热传导方程和热弹塑性静力学方程组，对其中的模型相似参数进行讨论研究，提出圆柱壳在承受耦合多项载荷以及各个载荷单独作用时均适用的相似准则。并根据需要遵循的相似准则条件对相似准则进行了考核与误差分析。2.激光辐照下靶目标的流-热-固耦合毁伤效应。通过流-热-固耦合模型对亚声速切向气流作用下激光辐照铝板实验出现的破坏现象进行了数值模拟，通过仿真得到的破坏模式、破坏过程以及破坏时间与实验结果基本一致；并与无气流时铝板由于热力耦合作用产生的结构响应进行了对比，研究发现切

8、向气流产生的气动压差对激光诱导的铝板变形以及等效塑性应变都有着显著的影响。关键词：激光辐照效应；热-力耦合；相似准则；流-热-固耦合IAbstractThetarg