作者单位
摘要
1 西北核技术研究所 第五研究室,陕西 西安 710024
2 激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西 西安 710024
针对切向气流加载导致激光加热金属板在熔化前的穿孔效应,利用金属薄板的弹性弯曲理论,推导出了两种典型光束(方形和圆形)照射下的弯曲挠度表达式,利用Mises理论给出了非熔化穿孔的破坏判据。研究结果表明: 激光加热下材料强度降低是出现非熔化穿孔破坏的主要机理; 薄板在光斑区的最大变形与气流速度、光斑直径、板厚与弹性模量(U2a4/Eh3)相关,穿孔破坏温度与气流速度、光斑直径及板厚(Ua/h)2相关; 与方形光斑辐照相比,圆形光斑辐照的破坏阈值稍高一些。数值计算结果表明: 0.8 Ma切向气流作用下,铝合金壳体的激光破坏能量阈值大大降低(可达40%~50%),典型不锈钢壳体的破坏阈值降低相对较小(20%左右),气流作用导致金属板破坏阈值的下降是需特别关注的问题。
激光辐照 激光加热 切向气流 薄板弹性弯曲 非熔化穿孔效应 破坏温度 laser irradiation laser heating tangential airflow thin plate elastic bending burn-through with no-melting effect damage temperature 
中国光学
2013, 6(3): 332

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