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《2017年第九届全国青年计算物理学术会议论文集》2017年
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激光加载冲击波的形成和表面喷射现象研究

石艺娜  
【摘要】:激光加载具有高压(GPa~TPa)、超快、超高应变率(10~7/s)的特点,是近年来研究强冲击条件下材料性能和动力学特性的重要方法,在军事和工程领域具有重要应用背景。在激光辐照过程中,金属靶表面吸收能量,当达到一定温度时会发生熔化、蒸发、电离而形成等离子体。激光对材料的冲击作用过程可以概括为迎光靶面蒸汽等离子体的膨胀运动和激光驱动强冲击波在材料内部传播造成的响应破坏。本文基于二维任意拉氏-欧拉方法和能量方程热传导项计算,具体研究了脉冲激光辐照金属铝靶的相互作用过程,以及靶材内部激光驱动强冲击波的形成、传播和衰减规律。采用考虑电子、离子项的QEOS状态方程结合不同相态热传导系数的计算形式,数值模拟给出了迎光靶面物质向外膨胀飞散的物理图像,以及铝材料内部的温度场分布,计算得到的相态分布区域接近于实验值。具体讨论了不同时长激光辐照过程、激光参数和铝靶厚度,对冲击波形成以及背光靶面加载波形的影响;采用沟槽缺陷模型,进一步分析了激光冲击加载在背光靶面形成的物质喷射现象。本文方法适用于激光冲击问题模拟,对极端条件下金属材料动态破坏建模和机理研究具有重要意义。
【作者单位】:北京应用物理与计算数学研究所
【关键词】:ALE方法 激光加载 冲击波 表面喷射 数值模拟
【基金】:国家自然科学基金(11371067) 中国工程物理研究院科学技术发展基金项目(2015B0201044)资助
【分类号】:TG146.21;TN249
【正文快照】:
激光加载冲击波的形成和表面喷射现象研究@石艺娜$北京应用物理与计算数学研究所!北京100094激光加载具有高压(GPa~TPa)、超快、超高应变率(10~7/s)的特点,是近年来研究强冲击条件下材料性能和动力学特性的重要方法,在军事和工程领域具有重要应用背景。在激光辐照过程中,金属

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