激光沖擊強(qiáng)化中等離子體沖擊波壓力的計(jì)算.pdf

1、激光誘導(dǎo)等離子體沖擊波是一個(gè)非常復(fù)雜的瞬時(shí)過程。激光穿越約束層、輻照涂層、進(jìn)而作用到金屬表面時(shí)，在納秒量級(jí)的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷涂層吸收激光能量
　　激光激發(fā)涂層產(chǎn)生等離子體沖擊波-沖擊波作用于金屬表面-進(jìn)而改變金屬材料的性能和微觀結(jié)構(gòu)。激光沖擊強(qiáng)化過程中的等離子體沖擊波的峰值壓力及壓力波形的研究是研究激光沖擊強(qiáng)化的一個(gè)基礎(chǔ)問題，同時(shí)也是關(guān)鍵問題。單脈沖激光沖擊強(qiáng)化的研究可以更加簡(jiǎn)明直觀地反映出激光沖擊波的作用機(jī)理，研究等離子體沖擊波峰值

2、壓力與激光參數(shù)、約束層、涂層的性質(zhì)和參數(shù)的關(guān)系，能夠?yàn)榉治龈鞣N參數(shù)對(duì)強(qiáng)化過程的影響提供可靠的依據(jù)。單脈沖激光沖擊強(qiáng)化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程的分析和理論模型的建立，也為未來(lái)加工過程中各個(gè)參數(shù)的合理優(yōu)化、分析和實(shí)現(xiàn)大面積金屬板料的激光沖擊強(qiáng)化的深入研究奠定基礎(chǔ)。
　　本文在有約束模型及半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷幕A(chǔ)上，對(duì)單脈沖激光誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體沖擊波的過程進(jìn)行了探究和分析，給出含有等離子體密度項(xiàng)的理論模型，其不僅考慮等離子體中基團(tuán)的整體作用，也考慮了激光

3、參數(shù)(激光功率密度、脈寬)的影響。使用Mathematica軟件計(jì)算了等離子體沖擊波峰值壓力的變化情況，結(jié)果表明：隨著功率增加，峰值壓力值先增加后減少；隨著脈寬增加，峰值壓力值先增加后減少。同時(shí)，在已有模型的基礎(chǔ)上討論了約束層的作用效果，進(jìn)行了無(wú)約束層、水、有機(jī)玻璃三種情況下的對(duì)比計(jì)算；對(duì)涂層的影響也進(jìn)行了計(jì)算，表明涂層可顯著增加峰值壓力。最后，計(jì)算了沖擊波作用材料后，材料殘余壓應(yīng)力的作用深度，及不同功率密度下的殘余壓應(yīng)力大小，并進(jìn)行了