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切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响

刘峰 彭国良 杜太焦 郑艳丽 阎辉

刘峰, 彭国良, 杜太焦, 郑艳丽, 阎辉. 切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响[J]. 中国光学, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
引用本文: 刘峰, 彭国良, 杜太焦, 郑艳丽, 阎辉. 切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响[J]. 中国光学, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
LIU Feng, PENG Guo-liang, DU Tai-jiao, ZHENG Yan-li, YAN Hui. Influence of tangential airflows on burn-through effect with no-melting of metal heated by laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
Citation: LIU Feng, PENG Guo-liang, DU Tai-jiao, ZHENG Yan-li, YAN Hui. Influence of tangential airflows on burn-through effect with no-melting of metal heated by laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332

切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响

doi: 10.3788/CO.20130603.0332
基金项目: 

激光与物质相互作用国家重点实验室基金资助项目(No.SKLLIM1102)

详细信息
    作者简介:

    刘峰(1962-),男,陕西榆林人,博士,研究员,1983年于兰州大学获得学士学位,1991年于西北核技术研究所获得硕士学位,2006年于西安电子科技大学获得博士学位,主要从事强激光大气传输及目标效应的理论和数值模拟研究。E-mail:liufeng-laser@163.com;彭国良(1985-),男,湖北大冶人,硕士,助理研究员,2006于清华大学获得学士学位,2009年于西北核技术研究所获得硕士学位,主要从事强激光效应的理论和数值模拟方面的研究。E-mail:pgl02@163.com

    刘峰(1962-),男,陕西榆林人,博士,研究员,1983年于兰州大学获得学士学位,1991年于西北核技术研究所获得硕士学位,2006年于西安电子科技大学获得博士学位,主要从事强激光大气传输及目标效应的理论和数值模拟研究。E-mail:liufeng-laser@163.com;彭国良(1985-),男,湖北大冶人,硕士,助理研究员,2006于清华大学获得学士学位,2009年于西北核技术研究所获得硕士学位,主要从事强激光效应的理论和数值模拟方面的研究。E-mail:pgl02@163.com

    通讯作者: 刘峰
  • 中图分类号: TN249;TG665

Influence of tangential airflows on burn-through effect with no-melting of metal heated by laser

  • 摘要: 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。
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-16
  • 修回日期:  2013-04-17
  • 刊出日期:  2013-06-10

切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响

doi: 10.3788/CO.20130603.0332
    基金项目:

    激光与物质相互作用国家重点实验室基金资助项目(No.SKLLIM1102)

    作者简介:

    刘峰(1962-),男,陕西榆林人,博士,研究员,1983年于兰州大学获得学士学位,1991年于西北核技术研究所获得硕士学位,2006年于西安电子科技大学获得博士学位,主要从事强激光大气传输及目标效应的理论和数值模拟研究。E-mail:liufeng-laser@163.com;彭国良(1985-),男,湖北大冶人,硕士,助理研究员,2006于清华大学获得学士学位,2009年于西北核技术研究所获得硕士学位,主要从事强激光效应的理论和数值模拟方面的研究。E-mail:pgl02@163.com

    刘峰(1962-),男,陕西榆林人,博士,研究员,1983年于兰州大学获得学士学位,1991年于西北核技术研究所获得硕士学位,2006年于西安电子科技大学获得博士学位,主要从事强激光大气传输及目标效应的理论和数值模拟研究。E-mail:liufeng-laser@163.com;彭国良(1985-),男,湖北大冶人,硕士,助理研究员,2006于清华大学获得学士学位,2009年于西北核技术研究所获得硕士学位,主要从事强激光效应的理论和数值模拟方面的研究。E-mail:pgl02@163.com

    通讯作者: 刘峰
  • 中图分类号: TN249;TG665

摘要: 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。

English Abstract

刘峰, 彭国良, 杜太焦, 郑艳丽, 阎辉. 切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响[J]. 中国光学, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
引用本文: 刘峰, 彭国良, 杜太焦, 郑艳丽, 阎辉. 切向气流对激光加热金属板非熔化穿孔效应的影响[J]. 中国光学, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
LIU Feng, PENG Guo-liang, DU Tai-jiao, ZHENG Yan-li, YAN Hui. Influence of tangential airflows on burn-through effect with no-melting of metal heated by laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
Citation: LIU Feng, PENG Guo-liang, DU Tai-jiao, ZHENG Yan-li, YAN Hui. Influence of tangential airflows on burn-through effect with no-melting of metal heated by laser[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3): 332-342. doi: 10.3788/CO.20130603.0332
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