激光辐照轻质合金靶体多场耦合破坏效应数值研究

发布时间：2020-11-07 13:19

　　 激光武器的靶目标多为圆柱壳结构。承受的工作载荷主要包括飞行惯性过载、发动机内部工作压强以及发动机内部燃料燃烧时的高温载荷,同时还承受了周围流场引入的气动载荷,所以激光武器对靶目标的毁伤过程中存在着复杂的多场耦合效应,据此我们将其分为激光辐照下靶目标的热-力耦合毁伤以及激光辐照下靶目标的流-热-固耦合毁伤两种破坏模式,并对以上两种破坏模式选取了典型目标作为研究对象,开展了以下工作:1.激光辐照下靶目标的热-力耦合毁伤效应。首先,通过实验获得了轴压圆柱壳的临界屈曲载荷,并与理论上得到的轴压作用下圆柱壳的屈曲方程及解析解进行了对比,发现实验结果与大挠度非线性解析解相近;同时也对激光辐照下轴压薄壁圆柱壳的屈曲行为进行了实验研究,结果表明临界屈曲载荷随激光功率密度的增加而快速下降;并通过数值模拟更深入地分析了激光辐照引起的热-力耦合屈曲行为。其次,通过数值计算模拟了激光诱导充压柱壳的热-力耦合破坏效应,研究了典型结构的动态爆裂过程,获得的破坏模式与相应的实验结果基本一致。给出了三类典型破坏模式及其对应的参数范围,探讨了各类破坏模式的形成机理,并分析了不同光斑尺寸、壳体厚度条件下热软化效应对破坏内压阈值的影响,以及预内压与破坏时间的关系。然后,通过数值计算初步探索了激光辐照下轴内压联合作用时,不同计算条件下柱壳的损伤模式的种类以及柱壳损伤模式发生转变的原因。最后,通过热传导方程和热弹塑性静力学方程组,对其中的模型相似参数进行讨论研究,提出圆柱壳在承受耦合多项载荷以及各个载荷单独作用时均适用的相似准则。并根据需要遵循的相似准则条件对相似准则进行了考核与误差分析。2.激光辐照下靶目标的流-热-固耦合毁伤效应。通过流-热-固耦合模型对亚声速切向气流作用下激光辐照铝板实验出现的破坏现象进行了数值模拟,通过仿真得到的破坏模式、破坏过程以及破坏时间与实验结果基本一致;并与无气流时铝板由于热力耦合作用产生的结构响应进行了对比,研究发现切向气流产生的气动压差对激光诱导的铝板变形以及等效塑性应变都有着显著的影响。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TJ95
【部分图文】：

图 3.1 YLS 光纤激光器料试验机为深圳高品检测设备有限公司生产的GP-TS2000M/50KN型电子万能机，可实现 50 KN 以下金属、非金属和复合材料及其制品的拉伸、压缩、弯学性能的测试，如图 3.2 所示。

空间分布为均匀分布。主要组成如图 3.1 所示。图 3.1 YLS 光纤激光器机为深圳高品检测设备有限公司生产的GP-TS2000M/50KN型电实现 50 KN 以下金属、非金属和复合材料及其制品的拉伸、压缩的测试，如图 3.2 所示。

实验布置
【参考文献】

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本文编号：2874003