1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学激光技术研究所, 江苏 镇江 212013
将Abaqus模拟与实验相结合，研究了激光诱导冲击波在膜基结构材料中的传输及其对膜层基体结合强度的影响。建立不同声阻抗匹配模式的膜基结构模型，改变膜层厚度，分别进行模拟和实验。分析不同时刻深度方向的应力分布，膜层脱落的凸起形貌，不同膜层厚度对应的最大应力值、持续时间。结果发现：当膜层声阻抗小于基体时，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；当膜层声阻抗大于基体时，应根据加工要求，决定是否可以进行激光冲击；当拉应力不可避免时，膜层厚度需慎重选择，既要考虑材料表面的强化效果，也要减小界面处拉应力强度。
激光加工 激光冲击 膜基结构 冲击波传输 结合强度 数值模拟
激光冲击过程中，剩余吸收层对冲击效果影响显著，但其影响规律少有人关注。文中选择厚度、材质不同的材料作吸收层，实施激光冲击，控制激光参数，使得靶材表面留有剩余吸收层。通过表征靶材表面冲击区域凹坑尺寸、力学性能，以及直接检测冲击时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规律。结果表明：剩余吸收层会显著衰减冲击波，进而削弱靶材的冲击效果；对确定的约束层和靶材，存在具有“最佳声阻抗值”的理想吸收层，使得作用于靶材的冲击波强度最大；激光冲击时，为获得好的冲击效果，必须根据约束层、靶材等，选择合适吸收层，优化吸收层涂覆厚度。文中结果为激光冲击时吸收层材质和厚度的选择提供了依据。
剩余吸收层 激光冲击 冲击波 声阻抗匹配 remaining absorbing layer laser shock processing shock wave acoustic impedance matching 红外与激光工程
2015, 44(12): 3541
