高斯激光辐照下膜基系统的温度场和应力场的瞬态分析

本文根据加载激光的工艺参数以及薄膜、基体的材料特性,建立了薄膜与基体的有限元模型,对高斯激光在加载在薄膜表面后的温度场进行有限元模拟,获得膜基系统中温度随时间的变化关系以及薄膜界面结合处的温升规律。并在此基础上根据薄膜和基体的热膨胀性能,进行薄膜和基体的应力场模拟,获得了膜基系统的应力场随时间的变化关系。模拟结果表明：在激光加载过程中,薄膜和基体中的温度场随着时间增加,由于热传导系数的差异在薄膜和基体之间产生温差。在膜基系统中产生的应力场主要集中在薄膜内部,膜基界面结合处产生的应力较大会导致薄膜的脱粘。模拟结果定性地反映了薄膜和基体中温度和热应力的变化规律,为分析激光划痕法的作用过程提供了一定的理论依据,对研究膜基系统失效进程具有重要意义。     

激光作用于圆管产生瞬态温度场的数值模拟

用有限元方法数值模拟了脉冲激光作用于管状材料时产生的温升情况。有限元模型考虑了激光作用过程中的热物理参数随温度变化的特性,得到了材料中各个点的瞬态温度场,也得到了有温升的范围,并给出了温度随径向和周向的分布曲线,为热弹条件下激光激发管状材料中超声导波的研究提供了定量基础。     

强激光辐照下圆柱壳体结构响应的数值模拟

针对强激光辐照下的圆柱薄壳，利用有限元方法，计及材料参数随温度变化的关系，实现了对激光辐照下柱壳表面瞬态温度场的数值模拟，以此为基础，模拟并分析了一定加载条件下应力波在壳体中的传播规律，以及造成的结构振动响应的过程和特点。     

激光作用双层材料产生瞬态温度场的数值模拟

从经典热传导方程出发,建立了单个短脉冲激光作用双层材料的二维轴对称物理模型,在考虑材料热物理参数随温度变化的基础上,采用有限元方法模拟了材料的瞬态温度场,得到了激光作用中和作用后铝-玻璃系统的温度时空分布.数值研究结果表明,在激光作用期间,系统表面的温度分布主要取决于作用激光的能量分布特性,并且金属材料的趋肤效应导致系统在厚度方向的温升范围很浅;在激光作用后,系统内部的热量在热传导作用下从高温区移向低温区,并且厚度方向的温升范围随着表面温度降低而不断扩大,但由于铝的热传导系数比玻璃大得多,所以温升主要停留在铝膜层.     

激光辐照CFRP下温度对铺层结构的敏感性研究

为了研究连续激光作用下层叠型碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)的铺层结构对材料温度的影响, 采用有限元软件COMSOL模拟连续激光辐照5种典型层叠型CFRP的烧蚀过程。通过材料表面的温度偏差, 获得了5种典型层叠型CFRP的温度分布和演化规律; 通过对材料整体温度分布进行统计分析, 获得了材料温度均匀性随激光辐照时间的变化规律。结果表明, 由单向层叠加而成的CFRP在材料表面光斑边缘附近温度对铺层结构最为敏感, 呈非单调变化; 在5种典型的结构中45°夹角铺层结构的CFRP整体温度分布最为均匀。此研究结果有助于进一步研究激光辐照下复合材料的热力学破坏。     

激光照明下锥体目标反射截面理论分析

目标表面的反射特性主要由双向反射分布函数来表述,根据双向反射分布函数定义的激光主动照明反射截面,研究双向反射分布函数与目标表面特性的关系。利用双向反射分布函数推导了激光主动照明条件下的目标反射截面,给出一种近似计算的方法,基于该方法分析计算两种不同的反射情况下,圆锥体激光反射截面与具有相同半径的圆形平板面的激光反射截面的比值随圆锥体半顶角的变化曲线。得到了圆锥顶角越小则圆锥面的反射截面就越小的结论,与实际情况相符合。可以为武器设计、目标隐身、系统建模提供一定的理论依据。     

重复脉冲激光作用下钢靶动态热响应数值模拟

用有限元方法对３０ＣｒＭｎＳｉＡ合金钢材料受重复频率ＹＡＧ（ＲＰＹＡＧ）激光辐照下，材料前、后表面及内部温度分布进行了二维模拟计算。结果表明。在激光作用下，钢材料的温升随激光脉冲周期振荡逐次上升，这种特性随靶内距激光作用中心距离的增大而不明显。实验记录了一个平均的温升效果，与模拟计算的平均效果符合。     

激光加工减反射表面研究进展

材料表面的减反射特性在太阳能的吸收与利用、红外成像、光电子器件和航空航天等领域中具有重要的意义。激光加工作为一种新型、高效、绿色的微纳加工手段在光学领域具有重要的应用价值。激光加工制备的减反射表面在宽光谱、全角度下具有良好的减反特性,可以有效抑制反射并提高光的透射率/吸收率。详细总结了激光加工减反射表面的最新研究进展,阐述了减反射原理以及不同需求下减反射材料的选择问题,探讨了激光加工减反射表面的应用前景,最后对目前减反射表面存在的局限性和面临的挑战进行了客观讨论,并对减反射表面的未来发展趋势进行了展望。     

温度波动对PV型InSb探测器响应特性的影响

对激光照射下光伏型锑化铟光电探测器的响应特性进行了研究,得到了强激光辐照下温度波动（低温和常温温度波动）对探测器响应特性的影响。利用材料内部的光生电动势分析模型,通过数值模拟,给出了理论上的激光辐照下主要参数对探测器输出电压的影响。结果表明：输出电压随着温度的上升而降低,饱和电压也随着温度的上升而降低。特别是低温与常温下的响应特性有所不同,随着入射光功率的增大,低温下随温度变化的输出电压变化量减小,常温下随温度变化的输出电压变化量增大。     

钛合金粗糙表面的偏振光及变温BRDF特性

基于红外光谱椭偏仪测得钛合金TC4在298~773 K范围的光学常数,结合Monte Carlo射线跟踪法对钛合金随机粗糙表面的双向反射分布函数(BRDF)进行了研究.分析了不同表面粗糙度、入射光偏振态及温度对钛合金表面BRDF分布的影响.结果表明:偏振光入射下钛合金的BRDF分布随入射角度及表面粗糙度的变化趋势与非偏振光相同;入射平面内粗糙钛合金表面的BRDF随光源偏振态变化与光滑平板具有相同趋势;TE波入射时的BRDF反射峰值大于TM波入射;钛合金粗糙表面的BRDF镜反射峰值随温度升高有下降趋势;在所研究的温度范围内(298~773 K),峰值变化在10.2%以内,温度变化对TM波下钛合金BRDF分布特性的影响大于TE波,且在入射角度增大时影响增大.