長脈沖激光作用于光學(xué)介質(zhì)薄膜的熱應(yīng)力損傷研究.pdf

1、本文用有限元法研究并建立了長脈沖激光對介質(zhì)薄膜熱應(yīng)力損傷的理論模型，在該模型的基礎(chǔ)上模擬了介質(zhì)薄膜和基底中的溫度場和熱應(yīng)力場瞬態(tài)分布，分析了長脈沖激光對介質(zhì)薄膜的熱應(yīng)力損傷的機理。 根據(jù)經(jīng)典熱傳導(dǎo)方程和熱應(yīng)力的基本方程，假設(shè)介質(zhì)薄膜和基底為各向同性且熱力參數(shù)不隨溫度變化時，建立了長脈沖激光輻照下介質(zhì)薄膜和基底中瞬態(tài)溫度場和熱應(yīng)力場的物理模型。 研究了網(wǎng)格大小和時間步長參數(shù)和有限元求解的穩(wěn)定性關(guān)系，建立了優(yōu)化的有限元模型。

2、在理論分析的基礎(chǔ)上，模擬計算了在長脈沖激光輻照下介質(zhì)薄膜和基底中的瞬態(tài)溫度場。數(shù)值模擬結(jié)果表明，薄膜和基底內(nèi)部沿徑向產(chǎn)生很大的溫度梯度，軸向的溫度梯度較小，激光功率密度越大，沿徑向的溫度梯度越大，薄膜中心的溫度越高。 模擬計算了在長脈沖激光輻照下介質(zhì)薄膜和基底中的瞬態(tài)熱應(yīng)力場。數(shù)值模擬結(jié)果表明，長脈沖激光對介質(zhì)薄膜的損傷主要是熱應(yīng)力損傷，在熱應(yīng)力損傷的過程中環(huán)向應(yīng)力起主要作用。長脈沖激光對AL<,2>O<,3>薄膜的損傷是由于基