中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
液晶空间光调制器通过改变驱动电压强度控制液晶分子排布实现对光的调制。紫外区域可用的液晶空间光调制器随光聚合式3D打印等应用的兴起，重要性日益显现。然而绝大多数液晶材料都是有机物，在紫外波段存在光吸收和光反应。为了拓宽液晶材料的应用波段，本文通过选择在应用波段不发生紫外吸收和光反应的官能团，设计了一类可在325~400 nm波段应用不发生光吸收和光反应的液晶材料，并对液晶材料的紫外-可见光光谱进行仿真以验证设计的合理性。将耐紫外液晶化合物配置成混合液晶材料后与常见的两种混合液晶材料的紫外稳定性进行比较。在经过120 min的325 nm紫外光源的辐照后，液晶材料的吸光度和相变温度几乎不变，双折射率变化0.04%，阈值电压变化1.39%，响应时间变化0.32%。
液晶材料 紫外稳定性 双折射率 liquid crystal material UV stability birefringence
为了研究不同应力比下激光喷丸强化（LSP）对6061-T6铝合金疲劳裂纹扩展性能的影响，采用有限元软件ABAQUS和疲劳分析软件MSC.Fatigue相结合，对应力比为0.1、0.3、0.5条件下的6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行了激光喷丸强化疲劳裂纹扩展的数值模拟，分析残余压应力对高低应力比下的裂纹闭合效应，探索不同应力比对激光喷丸强化疲劳寿命增益的影响。结果表明，经过激光喷丸后，3种不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率较未处理试件都有一定的降低；应力比的取值对激光喷丸后CT试样的疲劳寿命有显著影响，应力比越小，激光喷丸对CT试样疲劳寿命的增益影响越明显。
激光技术 激光喷丸强化 裂纹扩展 残余应力 应力比 数值模拟
采用波长为1064 nm，脉冲宽度20 ns的YLSS-D25A/M型激光器，按预定轨迹对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)疲劳试样进行大面积光斑搭接的双面激光喷丸强化(LSP)处理，研究了喷丸强化前后试样中残余应力的分布情况，讨论了激光喷丸处理对含预制裂纹CT样疲劳裂纹扩展速率的减缓程度，分析了激光喷丸后试样的疲劳断口特征。结果表明，激光喷丸强化诱导的残余压应力场能有效地降低疲劳裂纹扩展速率，疲劳寿命提高64.4%，观察试样激光喷丸后疲劳断口的宏微观形貌，发现在疲劳裂纹扩展区，张应力轴与裂纹平面垂直，正断面上出现明显的疲劳辉纹，疲劳辉纹间距随着裂纹的扩展而逐渐增大。
激光技术 激光喷丸强化 残余应力 疲劳寿命 裂纹扩展速率 疲劳断口
为了研究激光喷丸强化对疲劳裂纹扩展的影响，采用有限元分析软件ABAQUS和MSC.Fatigue相结合，以6061-T6铝合金CT件即紧凑拉伸试样为研究对象，数值模拟其经1次～3次激光双面喷丸处理后的残余应力大小、疲劳寿命、裂纹扩展速率及最终裂纹尺寸。在理论分析的基础上，建立面向抗疲劳制造的激光喷丸工艺有限元分析模型，首先在ABAQUS中模拟出激光喷丸诱导的残余应力场，再将其导入疲劳分析软件MSC.Fatigue进行激光喷丸后疲劳裂纹扩展及其性能的数值模拟分析。结果表明，激光喷丸处理可以有效抑制疲劳裂纹的扩展，降低裂纹扩展速率和增大最终断裂尺寸长度，从而达到延长疲劳寿命的目的，喷丸次数的增加在一定程度上增大了激光喷丸强化的效果，但增益的效果会减弱。这为激光喷丸强化抗疲劳制造的理论分析和后续试验提供了必要的依据。
激光技术 疲劳裂纹扩展 数值模拟 喷丸强化 残余应力 laser technique fatigue crack growth numerical simulation shot peening residual stress
以有限元分析软件ABAQUS为平台,利用用户子程序编制了单面和双面激光喷丸时冲击波压力的加载程序,建立了小孔试样双面激光喷丸过程诱导残余应力的有限元分析模型。分析了小孔对激光喷丸强化效果的影响,研究了单面和双面激光喷丸下ZK60镁合金小孔试样的三维残余应力场分布。结果表明,采用双面激光喷丸工艺时,在试样上下表面均产生有益的残余压应力分布,下表面残余压应力的幅值是单面激光喷丸时的2倍左右。将典型实验与模拟结果进行对比,其一致性较好。
激光技术 双面激光喷丸 有限元法 残余应力 镁合金
基于有限元软件ABAQUS建立了激光弯曲陶瓷基片的三维分析模型，对激光弯曲成形Al2O3陶瓷片进行了数值模拟；分析了激光弯曲陶瓷片的成形机理，研究了激光扫描过程中温度场、应力应变场和位移场的变化情况；对不同厚度试样的模拟结果进行对比，研究试样厚度对激光弯曲成形过程中的各场变量的变化，随着试样厚度的增加下表面温度可能达不到陶瓷材料的塑性转变点，残余拉应力水平明显增加。根据温度场和应力应变场的分析，得出最佳试样厚度范围为0.18～0.31 mm。
激光技术 激光弯曲 Al2O3陶瓷片 数值模拟
