强激光诱导的应力波在靶板中衰减特性数值模拟.pdf

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1、第43卷第3期红外与激光工程2014年3月Vo1．43No．3InfraredandLaserEngineeringMal"．2014强激光诱导的应力波在靶板中衰减特性数值模拟张兴权，左立生，余晓流，戚晓利，黄志来，王彪，段仕伟(安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243002)摘要：利用ABAQUS数值模拟软件对脉宽为ns量级的强激光诱导的应力波在铜靶中传播特性进行了模拟研究。建立了适合于高压高应变率下一维平面应力波在铜靶中传播的有限元分析模型，模拟了两种不同激光冲击波峰值压力诱导的应力波在铜靶中衰减的特性。结果显示，峰值压力为0．35GPa和3．5GPa下驱动的应力波在

2、铜靶中的传播速度分别为4600m／s，4000m／s。峰值压力为3．5GPa冲击波在靶体内诱导的应力波出现了弹性波和塑性波的双波结构。应力波峰值的衰减规律呈指数形式衰减。模拟计算的结果与理论和实验结果较为一致。关键词：强激光；应力波；传播；衰减中图分类号：0383文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)03—0681—06NumericalsimulationonattenuationofstresswaveincoppertargetirradiatedbyintenselaserZhangXingquan，ZuoLisheng，YuXiaoliu，QiXi

3、aoli，HuangZhilai，WangBiao，DuanShiwei(SchoolofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，Maanshan243002，China)Abstract：ThecodeAbaqus／Explicitwasemployedtosimulateonpropagationofstresswaveinacopperfoiltarget，whichwasinducedbyintenselaserwithnslevelwidth．Amodelwasdevelopedtosimulateone

4、dimensionalplanarstresswavepropagationandattenuation，anditssimulatedmodelconsistedoftwokindsofelements：finiteelementsandinfiniteelements．Finefiniteelementswereusedinlasershockedzone，andcoarseinfiniteelementswereusedinsurroundingzoneasnoreflectingboundaries．Thestrainrateeffectsandultrahighp

5、ressureeffectsonmaterialyieldstresswerealsoconsidered．Seriesofsimulationswereperformedusingtwodifferentpeakvalues，0．35GPaand3．5GPa，whichwereexertedonthetargetsurfacebyshockwave．Thetwo-stepstresswaveprofilewasobtainedincoppertargetunderthepressureof3．5GPa．Thenumericalresultssuggestthatshock

6、velocityis4600m／sunderthepressureof0．35GPa，and4000m／sunderthepressureof3．5GPa．Thevalueofpeakstressattenuateswiththepropagateddistanceinformofanexponentialfunction．Somenumericalresultsareingoodagreementwiththeexperimentalresults．Keywords：intenselaser；stresswave；propagation；attenuation收稿日期：2

7、013-07-17；修订日期：2013—08—20基金项目：国家自然科学~(51175002)；安徽省自然科学~(090414156)；安徽工业大学创新团队基金作者简介：张兴权(1970一)，男，教授，lg~，主要从事激光加工方面的研究。Email：zhxq@ahut．edu．ca通讯作者：左立生(1987一)，男，硕士生，主要从事激光冲击强化的研究工作。Email：zls06798@126．tom682红外与激光工程第43卷式中：X为拉格朗Et坐标系；or为应力；8为应变。O引言假设应力应变关系为=(8)，忽略应