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
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
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张家雷;王伟平;刘仓理;;激光辐照下复合材料热响应的轴对称数值分析[J];强激光与粒子束;2014年09期
2 陈明;龙连春;刘世炳;阳志光;路志峰;;激光辐照与拉伸预应力作用下复合材料试件的破坏研究[J];应用力学学报;2010年02期
3 赵建君,宋春荣,牛燕雄;强激光辐照光学材料的热力效应研究[J];激光杂志;2005年01期
4 陈博;万红;穆景阳;白书欣;杨孚标;;重频激光辐照对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学损伤[J];玻璃钢/复合材料;2010年03期
5 陈敏孙;江厚满;焦路光;李君神;刘泽金;;切向气流作用下玻璃纤维复合材料的激光辐照效应[J];强激光与粒子束;2013年05期
6 贺佳;张黎;张永强;谭福利;金云声;赵剑衡;;表面气流环境下激光辐照碳纤维复合材料实验研究[J];应用激光;2014年02期
7 蒋毅坚;;激光辐照改变功能材料物理性质[J];功能材料信息;2007年05期
8 郑直;蒋晓东;祖小涛;黄进;王凤蕊;刘红婕;周信达;李春宏;魏晓峰;郑万国;;重频脉冲激光辐照光学材料特性的研究进展[J];材料导报;2010年23期
9 徐明辉;尚德广;柳会;能昌刚;;基于激光辐照的铜薄膜疲劳损伤修复最佳参数研究[J];机械强度;2012年05期
10 郑学斌,季珩,黄静琪,曾毅,丁传贤;真空等离子喷涂碳化硼涂层制备与抗激光辐照性能研究[J];无机材料学报;2005年06期
相关会议论文 前9条
1 丁升;王建国;束庆邦;王玉恒;;激光辐照转动内压壳体热力耦合效应数值计算[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
2 陈林柱;韦成华;林新伟;刘峰;王玉恒;;强激光辐照下充压圆柱壳体破坏形态的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
3 尹益辉;郝志明;陈裕泽;苏毅;;薄板热力耦合振动中材料参数的影响分析[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
4 宋凤梅;张建泉;刘峰;;激光辐照柱壳温升的有限元计算[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
5 艾士刚;裴永茂;方岱宁;;激光辐照多层膜结构破坏行为仿真研究[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年
6 郝志明;陈裕泽;郁向东;莫军;;激光辐照下圆板的热力耦合动力响应[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
7 张国锐;鲍勇;于利蒙;马千里;蒋毅坚;;通过激光辐照制备铁基纳米晶软磁材料的基础研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
8 张晋峰;龙连春;;连续激光辐照碳纤维增强复合材料板温度场研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
9 张晋峰;龙连春;;激光辐照碳纤维环氧树脂复合材料烧蚀实验研究[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
,本文编号:1587427
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1587427.html