激光輻照輕質(zhì)合金靶體多場耦合破壞效應(yīng)數(shù)值研究

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1、分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文激光輻照輕質(zhì)合金靶體多場耦合破壞效應(yīng)數(shù)值研究碩士研究生：馬特指導(dǎo)教師：邢曉冬副教授學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械工程論文主審人：王立權(quán)教授哈爾濱工程大學(xué)2018年01月分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文激光輻照輕質(zhì)合金靶體多場耦合破壞效應(yīng)數(shù)值研究碩士研究生：馬特指導(dǎo)教師：邢曉冬副教授學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械工程所在單位：海洋智能機(jī)械研究所論文提交日期：2018年01月10日論文答辯日期：2018年03月10日學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADisser

2、tationfortheDegreeofM.EngNumericalstudyonmultifieldcouplingdamageeffectoflaserirradiatedlightalloytargetCandidate:MaTeSupervisor:A/Prof.XiongXiaoDongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan.10,2018DateofOralExamination:

3、Mar.10,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨立完成的。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)

4、規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月

5、日摘要激光武器的靶目標(biāo)多為圓柱殼結(jié)構(gòu)。承受的工作載荷主要包括飛行慣性過載、發(fā)動機(jī)內(nèi)部工作壓強(qiáng)以及發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃料燃燒時的高溫載荷，同時還承受了周圍流場引入的氣動載荷，所以激光武器對靶目標(biāo)的毀傷過程中存在著復(fù)雜的多場耦合效應(yīng)，據(jù)此我們將其分為激光輻照下靶目標(biāo)的熱-力耦合毀傷以及激光輻照下靶目標(biāo)的流-熱-固耦合毀傷兩種破壞模式，并對以上兩種破壞模式選取了典型目標(biāo)作為研究對象，開展了以下工作：1.激光輻照下靶目標(biāo)的熱-力耦合毀傷效應(yīng)。首先，通過實驗獲得了軸壓圓柱殼的臨界屈曲載荷，并與理論上得到的軸壓作用下圓柱殼的屈曲方程及解析解進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)

6、果與大撓度非線性解析解相近；同時也對激光輻照下軸壓薄壁圓柱殼的屈曲行為進(jìn)行了實驗研究，結(jié)果表明臨界屈曲載荷隨激光功率密度的增加而快速下降；并通過數(shù)值模擬更深入地分析了激光輻照引起的熱-力耦合屈曲行為。其次，通過數(shù)值計算模擬了激光誘導(dǎo)充壓柱殼的熱-力耦合破壞效應(yīng)，研究了典型結(jié)構(gòu)的動態(tài)爆裂過程，獲得的破壞模式與相應(yīng)的實驗結(jié)果基本一致。給出了三類典型破壞模式及其對應(yīng)的參數(shù)范圍，探討了各類破壞模式的形成機(jī)理，并分析了不同光斑尺寸、殼體厚度條件下熱軟化效應(yīng)對破壞內(nèi)壓閾值的影響，以及預(yù)內(nèi)壓與破壞時間的關(guān)系。然后，通過數(shù)值計算初步探索了激光輻照下軸內(nèi)壓聯(lián)合

7、作用時，不同計算條件下柱殼的損傷模式的種類以及柱殼損傷模式發(fā)生轉(zhuǎn)變的原因。最后，通過熱傳導(dǎo)方程和熱彈塑性靜力學(xué)方程組，對其中的模型相似參數(shù)進(jìn)行討論研究，提出圓柱殼在承受耦合多項載荷以及各個載荷單獨作用時均適用的相似準(zhǔn)則。并根據(jù)需要遵循的相似準(zhǔn)則條件對相似準(zhǔn)則進(jìn)行了考核與誤差分析。2.激光輻照下靶目標(biāo)的流-熱-固耦合毀傷效應(yīng)。通過流-熱-固耦合模型對亞聲速切向氣流作用下激光輻照鋁板實驗出現(xiàn)的破壞現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過仿真得到的破壞模式、破壞過程以及破壞時間與實驗結(jié)果基本一致；并與無氣流時鋁板由于熱力耦合作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了對比，研究發(fā)現(xiàn)切

8、向氣流產(chǎn)生的氣動壓差對激光誘導(dǎo)的鋁板變形以及等效塑性應(yīng)變都有著顯著的影響。關(guān)鍵詞：激光輻照效應(yīng)；熱-力耦合；相似準(zhǔn)則；流-熱-固耦合IAbstractThetarg