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高功率连续激光辐照CFRP层合板热力破坏效应多尺度分析模型

发布时间:2018-03-09 06:40

  本文选题:激光光学 切入点:复合材料 出处:《中国激光》2017年06期  论文类型:期刊论文


【摘要】:建立了能够反映高功率连续激光辐照碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板时材料发生烧蚀、热解与层间开裂等热力损伤效应的多尺度分析模型。从细观尺度分别建立了纤维和基体的热解动力学方程,通过热重分析获得热解动力学参数,进而得到CFRP层合板宏观的热物与力学性能参数。通过内聚力模型建立了激光辐照引起层间开裂的分析模型,提出并建立了热解和层间开裂效应阻碍能量传递的热阻模型。将多尺度模型获得的热-力学性能参数与热力耦合数值模型相结合,模拟了高功率连续激光引起的烧蚀、热解及层间开裂行为,模拟结果与实验结果吻合较好。
[Abstract]:The ablation of carbon fiber reinforced composite (CFRP) laminates with high power CW laser irradiation was established. A multi-scale analysis model of thermal damage effects such as pyrolysis and interlaminar cracking was established. The kinetic equations of pyrolysis of fibers and matrix were established from meso-scale, and the kinetic parameters of pyrolysis were obtained by thermogravimetric analysis. The macroscopic thermal properties and mechanical properties of CFRP laminates are obtained, and the analytical model of interlaminar cracking induced by laser irradiation is established by the cohesive force model. A thermal resistance model of thermal degradation and interlaminar cracking is proposed and established. The thermal-mechanical parameters obtained from the multi-scale model are combined with the thermal-mechanical coupling numerical model to simulate the ablation induced by high power CW laser. The results of pyrolysis and interlaminar cracking are in good agreement with the experimental results.
【作者单位】: 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室;中国科学院大学工程科学学院;中国科学院宁波工业技术研究院先进制造技术研究所;
【基金】:国家自然科学基金(91016025,11332011,11472276) 国防科工局基础科研重点项目(JCKY2016130B009)
【分类号】:TB33

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本文编号:1587427

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