碳纤维复合材料激光辐照温度场分布规律仿真

基于碳纤维复合材料激光辐照理论,应用有限元方法,开展了碳纤维复合材料激光辐照温度场仿真分析。首先,研究了碳纤维复合材料激光辐照温度场分布规律,建立了不同位置线上的温度场表征方程,定量分析了辐照表面温度变化规律,并通过文献数据验证了有限元模型的有效性。然后,基于该模型,探究了复合材料板材不同铺层方向、不同光斑直径和不同激光功率下的温度场变化规律。结果表明:在不同铺层方向下,热影响区为椭圆形,[0]_(16)和[0/90]_(4S)板材的长轴方向为碳纤维0°铺层方向,而[45/90/-45/0]_(2S)板材的长轴方向为碳纤维45°铺层方向,且三者最高温度均约为1830℃;当光斑直径分别为6 mm、10 mm和14 mm时,热影响区面积逐步增大,而中心最高温度逐步降低,整个过程中最高温度分别为3347℃、2401℃和1838℃;在200 W、400 W和600 W激光功率下,板材中心温度随激光功率增大而增大,中心点最高温度分别为1750℃、2401℃和2789℃。

利用激光辐照AgCl纳米立方体制备表面增强拉曼散射基底的方法

利用激光辐照AgCl纳米立方体,通过析出Ag纳米颗粒制备了表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底。利用水热法合成AgCl纳米立方体,随后利用波长为633 nm的激光进行辐照,AgCl纳米立方体表面会析出Ag纳米颗粒。利用场发射扫描电子显微镜对辐照后的样品进行形貌表征,同时采用对氨基硫酚(PATP)探索Ag@AgCl样品的SERS灵敏度。结果发现,随着辐照功率增大或者辐照时间增加,析出的Ag颗粒数量增多并且尺寸增大,因此获得的SERS基底的灵敏度得到增强。研究结果为制备SERS基底提供了一种比较简便的方法。

532nm脉冲激光辐照CCD实验研究

采用532 nm,10 ns的脉冲激光对面阵CCD进行辐照实验,对每一阶段的实验现象和电路层面的破坏机理进行了深入分析,根据实验现象,把脉冲激光对CCD的硬破坏分为3个阶段:第1阶段在低能量密度激光辐照下,被破坏的CCD局部出现无法恢复的白色盲点,但其它部分仍可正常成像;第2阶段CCD探测器受到激光辐照后,在光斑处的时钟线方向出现白色竖直亮线,亮线处无法正常成像且激光辐照撤去后无法恢复;第3阶段受高能量密度激光辐照后,CCD完全失效,无法恢复成像。针对CCD的饱和及恢复阶段,利用Matlab编码对分辨力靶板的成像数据进行处理,分析了激光辐照CCD对饱和像元数和对比度的影响。结果表明:当CCD受到激光辐照时,饱和像元数迅速增多,图像对比度迅速下降为零,激光脉冲消失后,整个CCD成像亮度下降,饱和像元数迅速下降为零,经过一段时间后CCD又恢复至线性工作状态,激光的能量密度越高,CCD恢复所需的时间就越长。研究还发现:当恢复时间超过0.6 s,CCD出现不可恢复的白色条带,严重影响成像质量。

激光辐照CCD图象传感器局部的破坏效应研究

研究了激光辐照ＣＣＤ图象传感器局部时，ＣＣＤ工作性能的变化；测量了连续波激光辐照下ＣＣＤ的饱和阈值（分别对１０６０ｎｍ和６３２．８ｎｍ）及脉冲激光辐照下的破坏阈值；分析了造成饱和及破坏的机理；用一维绝热边界条件热模型计算热饱和阈值。

激光辐照金属/炸药复合介质温度场的数值模拟

当激光辐照金属 /炸药复合介质外表面时 ,在变物性及界面有接触热阻的条件下 ,用二维非线性瞬态导焓方程 ,数值计算了介质内部温度场时空分布。作为特例 ,将常物性及无接触热阻下的数值解与相同条件下的二维线性瞬态导热方程的解析解相比较 ,结果表明数值法的计算程序及结果是可信的。

激光辐照下的材料破坏和防护研究进展

简介了材料在激光辐照下的破坏和防护的研究进展,对激光作用下材料的破坏机理、破坏形式、影响因素和抗激光防护研究情况等进行了探讨。

激光辐照PC型HgCdTe探测器的实验研究

分别用连续波1.319μm激光和10.6μm激光辐照PC型HgCdTe红外探测器时,得到了不同辐照光功率密度下,探测器输出的一系列实验结果。给出了在波长为1.319μm的波段内激光辐照下PC型HgCdTe探测器的饱和阈值;用波长为10.6μm的波段外CO2激光辐照探测器时,发现了一些与波段内激光辐照探测器时大不相同的实验现象;对实验结果进行了分析。简要总结了PC型HgCdTe探测器对于波段内和波段外激光辐照的响应机制。

激光辐照对渗硼后65Mn钢组织和性能的影响

采用激光辐照对渗硼后65Mn钢进行了表面改性,研究了激光重熔和激光淬火两种典型辐照处理后的微观组织、表层脆性和耐磨性。结果表明:65Mn钢渗硼试样,经激光重熔后其表层组织为夹杂着共晶硼化物的亚共晶组织(硬度约为880 HV),而经激光淬火后其表层组织是以Fe2B相为主的硼化物(硬度约为1100 HV),两种辐照处理后在次表层均形成了具有良好支撑作用的针状马氏体区;同时,两种激光辐照处理对表层脆性均有着较好的改善作用,脆性等级由原渗硼层的4级降低至1~2级;此外,经激光淬火后65Mn钢渗硼试样的耐磨性,不仅远好于激光重熔处理后的试样,而且也好于激光辐照处理前的渗硼试样。

激光辐照微生物的研究概况

应用激光辐照微生物的研究非常广泛。本文概述了激光辐照微生物的刺激效应的一些最新进展，同时，也就其可能机制进行了探讨。此外，还提出了在激光辐照微生物研究中的几个问题，旨在促进对激光诱变效应机制的深入和全面的了解，并进一步扩大其在生产实践中的应用。

切向气流作用下玻璃纤维复合材料的激光辐照效应

实验研究了样品表面有切向空气气流、切向氮气气流和无气流时,976nm连续激光对玻璃纤维增强E-51环氧树脂复合材料的辐照效应。结果表明:无气流时,喷出的热分解产物会对入射激光产生屏蔽作用;有气流时,激光对玻璃纤维的破坏方式是其升温熔化后再被切向气流带走;当激光功率密度较低时,切向空气气流以加强样品表面的对流冷却作用为主,不利于激光对玻璃纤维复合材料的破坏;当激光功率密度较高时,切向空气气流以降低屏蔽作用和提供氧气助燃为主,有利于激光对玻璃纤维复合材料的破坏。三种气流状态下,质量损失随功率密度呈现单调增加趋势,当入射激光功率密度在100～600W/cm2范围内,随着功率密度的增大,激光能量的利用效率逐渐增大并趋于稳定。

基于有限元的脉冲激光辐照材料温度场研究

在激光超声检测过程中,为了合理加载脉冲激光的能量,以便获得幅值较大的超声波信号,同时避免脉冲激光造成材料的损伤,需要对脉冲激光辐照材料的温升进行数值计算。依据有限元理论,建立脉冲激光辐照材料的有限元模型,结合导热微分方程,将脉冲激光以热流密度的形式加载于材料表面,分析材料表层受激光辐照时的温度场,讨论有限元热分析时网格尺寸的选取对分析结果的影响。给出了材料表层受脉冲激光辐照时温度场的计算方法和网格尺寸的选择依据,并利用温度场的理论解析结果和应力场分析结果分别验证了温度场有限元计算方法的正确性和有效性。

激光辐照热力耦合问题的相似性

由量纲理论出发,分析了激光辐照热力耦合理论的无量纲化基本方程组。在一定的近似条件下,导出了激光辐照热力耦合问题的一般相似性准则,该相似准则不受与温度相关的材料特性的约束。在此基础上给出了强激光辐照充压圆柱壳体热力效应的缩比方法,并对一组实例进行了计算,得到了缩比模型与原型结果几乎完全相似的结论。理论分析与数值计算表明,激光辐照热力耦合问题在合理的近似下满足相似律。

脉冲激光辐照可见光面阵CCD的入瞳衍射效应

采用波长为532nm的脉冲激光从31.5m的距离辐照可见光面阵电荷耦合器件(CCD),实验观察到了规律性圆环条纹的产生。通过增大激光束的入射角度、调节衰减倍率、重复频率和作用距离,研究了这些规律性圆环条纹的产生条件和机理。结果发现:保持激光器与CCD的作用距离31.5m不变,在激光束的入射角小于或者稍稍大于光学系统半视场角6.8°的情况下,只要光学系统入瞳处的功率密度达到10-3 W/cm2量级,就可以观察到规律性的圆环条纹。通过对探测器表面能量分布进行数学仿真,证实规律性的圆环条纹是由于光学系统入瞳的衍射效应而产生的。

非均匀激光辐照下硅镜热变形对光束传输特性的影响

使用有限元法计算了硅镜在DF化学激光器非稳腔输出的中空非均匀激光辐照下镜面温升和反射面面形随时间变化的特性,使用65阶Zernike多项式对镜面面形进行了曲面拟合,使用光线追迹的方法计算了平行光束经不同数量硅镜反射后的光束波前分布PV值、Strehl比和Zernike像差系数随时间变化的特性。计算结果表明:在典型的DF激光器输出的中空方形光束辐照下,硅反射镜的热变形将使反射光束产生波前畸变,波前畸变中,y方向像散项占据主要地位,其次是离焦项;随着激光系统中反射镜面数量的增加,高阶像差系数将逐渐增大,且波前PV值与反射次数成线性关系。

连续YAG激光辐照涂层45^#钢的温升和升温率研究

计算了激光辐照涂层金属材料过程中温升和升温率。研究了４５＃钢表面状况受激光辐照产生的温度响应。给出了相同激光功率密度辐照下，不同厚度靶的后表面温度场分布以及不同激光光斑尺寸对后靶面的温升，并给出了对应的升温率随辐照时间、靶厚度的变化。

激光辐照下充压铝柱壳爆裂断口分析

分析了激光辐照下充压铝柱壳的断口特性，在激光辐照区上裂纹的起裂、扩展和止裂机制均为韧性的，断口以韧窝分布为主，由于加载不同，有的断口在壳壁厚度方向有明显的分层，即外层的塑性变形层和内层的韧窝状断口。

强激光辐照下光电探测器响应性能的研究

响应度R是反映探测器性能的一项重要指标,当探测器被强激光损伤后,光电探测器的响应度将发生改变。设计了一套实时测量探测器响应度的装置,用能量逐渐增加的Nd∶YAG激光辐照PIN光电探测器,获得了探测器响应度与入射强激光功率密度的变化关系。从实验数据可知,探测器被功率密度低于7.6×105W/cm2的激光辐照后不会发生损伤,探测器对532 nm参考光的响应度不变;当激光的功率密度超过1.27×106W/cm2时,激光辐照后,探测器对532 nm参考光的响应度开始下降,当探测器被功率密度为6.01×106W/cm2的激光辐照后,响应度迅速下降,PN结遭到破坏是探测器响应度下降的根本原因,扫描电镜的结果与我们的分析相一致。

基于多层氧化膜演化的45#钢激光辐照热响应

为解决金属材料在激光辐照过程中因时变能量沉积所致的热响应问题,构建了由多层氧化膜生长模型、吸收基底表面多层吸收膜模型和热传导方程组成的能量沉积-热响应时变耦合模型。多层氧化膜包括Fe2O3、Fe3O4和FeO等三层,Fe2O3和Fe3O4氧化膜初期以线性规律生长,后期以抛物线规律生长,其中Fe3O4氧化膜在250℃以上开始生长;FeO氧化膜在570℃后以抛物线规律生长。利用吸收基底表面多层吸收膜模型计算了不同厚度多层氧化膜的反射率;利用热传导方程计算样品温度,联立求解了激光辐照过程中样品温度和反射率的变化历程。最后,建立了积分球反射率测量装置,在线测量了不同功率1.06μm连续激光辐照过程中45#钢的反射率和温度,实验结果与数值模拟结果吻合较好。

超声速流场条件下激光辐照耦合效应数值模拟

激光辐照结构物包含复杂的多物理场耦合问题,其存在流、热、固多种机制的耦合效应。结合计算流体力学(CFD)和有限元方法,对超声速条件下的激光辐照平板问题进行了热流固耦合分析。采用CFD方法得到平板附近流场分布,利用有限元方法计算平板的温度分布,并将二者结合起来实现流体和固体间的数据交互。理论分析确定了流场效应的最主要影响参数为来流马赫数与攻角。对于不同马赫数,激光区域在6 Ma条件下存在温度的谷值,小于等于6 Ma条件下主要体现为冷却效应,而6 Ma以上主要体现为气动加热效应。攻角增大会导致激光区流体质量流量的增加,使冷却效应更加明显。最后综合分析了流场气动加热和冷却两种效应的产生机制。

激光辐照加电场激励对滇稻生长发育的影响

用激光辐照加电场激励处理滇稻种子 ,并对之进行育秧和田间种植试验 多年来试验表明 ,在出苗率、有效分、结实率和千粒重等诸多方面均优于单纯用激光处理的稻种和对照(CK)