激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊断技术

以定量检测Al2O3薄膜／steel体系薄膜界面动态结合强度为目的,应用改进激光层裂装置,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波。在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移。通过应力波分析、数据处理和数值模拟,建立了应力波传播与衰减模型。经过应力波相关技术表征,建立了关于界面损伤发展的3个阶段;初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则。同时,根据应力波的到达时间和衰减方式,提出估计层裂面尺寸的计算方法。     

激光技术在表界面性能检测与调控中的应用

利用激光技术对表界面性能进行检测与调控，可极大提升薄膜界面结合性能，保证薄膜的质量。阐述了国内和国际上对激光技术在表界面性能检测与调控中应用的最新研究动态，重点论述了激光层裂技术、激光划痕技术、激光调控技术以及这些技术在表界面性能应用中的优缺点及遇到的主要问题。在此基础上指出进一步扩大激光技术在表界面性能检测和调控中的应用将是薄膜制作和发展的一个重大趋势，必将成为国内和国际研究的热点问题。     

激光层裂技术测量涂层与基体结合强度研究

激光层裂法测量涂层结合强度是近年来新发展的一种方法 文中介绍了该方法检测的基本原理与实验方法 ,并对该测量方法的几个关键技术 ,即应力波生成与传播的数学模型、约束层与能量吸收层对应力波形的影响、应力波形的测量与临界值的判定 ,进行评述 并讨论了该技术的研究进展     

激光层裂技术测量涂层与基体结合强度研究

激光层裂法测量涂层结合强度是近年来新发展的一种方法，文中介绍了该方法检测的基本原理与实验方法，并对该测量方法的几个关键技术，即应力波生成与传播的数学模型、约束怪与能量吸收层对应力波形的影响、应力波形的测量与临界值的判定，进行评述，并讨论了该技术的研究进展。     

表面各向异性场对自旋波本征模的影响

考虑表面各向异性场,在非周期性边界条件下应用界面重参数化方法精确求解了两层铁磁耦合薄膜中的低能自旋波本征值,同时给出对应的本征模.结果表明:在A～B两层铁磁膜中自旋波本征模存在3种形式,分别为体模、界面模和禁闭模;而且表面各向异性场对本征模的表面、界面和传播性质影响很大.     

自由面对应力波反射诱发层裂过程影响的数值模拟

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版岩石破坏过程分析系统RFPA2D数值模拟软件,对冲击载荷作用下非均匀介质中应力波反射诱发层裂过程进行了数值模拟,重点探讨了不同自由面情况对层裂过程的影响.结果表明：动态版RFPA2D数值模拟软件可以逼真地模拟其过程;在不同自由面情况下,应力波传播至自由面产生反射诱发层裂破坏,除与应力波的峰值、延续时间和波形等有关外,还与应力波传播的方向有关,如果相同应力波垂直入射至自由面比斜入射至自由面更容易诱发层裂破坏的发生;当应力波平行入射至自由面时不会诱发层裂破坏.     

应力波在岩石直杆中传播特性及层裂研究

目的揭示冲击应力波在直杆岩体中的传播特性与层裂破坏规律,以便更好地研究围岩结构动力稳定性.方法采用RFPA~(2D-Dynamic)软件建立均匀岩石直杆数值模型Ⅰ、Ⅱ,分别施加直角三角形冲击荷载.对模型Ⅰ进行杆中及固定端应力波传播形态与理论解析对比分析,对模型Ⅱ施加5种相同峰值而持续时间不同的冲击载荷,进行直杆中应力波经自由端反射诱发层裂过程数值模拟.结果压缩应力波在固定端反射为压缩波,同时在杆两边界自由面不断产生大量剪切波和拉伸波;压缩波的峰值随着应力波的传播逐渐降低;冲击波持续时间越长,裂纹扩展范围随之扩大,萌生裂纹数量增加,裂纹间距也越长.结论冲击波传播形态数值模拟与解析理论结果具有较好的一致性;不同的冲击荷载卸荷速率对岩石直杆动态起裂位置和层裂扩展长度影响较大.     

爆炸荷载作用下地下结构杭层裂钢板机理分析

为了对某飞机洞库的抗层裂钢板进行有效地设计,基于层状介质中一维应力波的传播理论,给出了脉冲荷载作用下地下结构混凝土中的应力历史计算方法.通过算例研究了混凝土中应力波的传播规律,揭示了混凝土-钢板层状结构抗层裂的相互作用机理,可为地下结构的抗层裂设计、施工提供参考.     

薄膜弹丸对涂层基体冲击的界面结合强度分析

针对不锈钢薄膜弹丸冲击覆有涂层基体来考核涂层结合强度的问题,采用应力波理论和有限元计算两种方法对界面结合应力进行了分析和数值仿真。应用应力波理论分析了冲击过程中应力波传播过程与规律;采用固连失效模型反映基体与涂层结合的方法,建立了带有薄膜弹丸冲击覆有涂层基体的有限元模型;利用应力波理论和非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA对冲击过程分别进行了数值模拟,获得了涂层与基体间结合强度的应力分布情况。计算结果表明：应力波分析计算的结果与有限元数值仿真得到很好的相互验证。     

激光淬火基体对身管镀铬层界面裂纹形成的影响

身管镀铬层失效解剖分析表明：镀铬层界面裂纹的形成起源于铬层/基体界面自由边的断裂。在此基础上,采用激光离散淬火基体再镀铬的复合工艺,新工艺镀铬身管靶场实验结果表明：激光淬火基体可以提高界面自由边抗断裂的能力。通过对界面结构和铬层界面研究和激光淬火钢基体的特点分析,得出提高的结论是：提高了界面两侧材料的强度和改变了铬层界面的生长方式以及基体残余压应力缓解了界面剥落应力。     

强吸收固体中激光超声脉冲的特性研究

 对梯形激光脉冲入射到半无限强吸收固体媒质中热弹激发的超声应力脉冲进行了研究.给出了媒质表面束缚和自由2种情况下的超声应力脉冲的表达式及其理论曲线,并给出了自由表面下的实验结果,都表明表面束缚时应力脉冲是单极性的,自由时是双极性的,应力脉冲增宽不大,其特性还受激光脉冲形状的影响.     

激光对潜通信的信号能量传递计算

对云层、海水以及空气／海水界面等各种因素对激光通信的影响作了较全面的描述，并由此得出了计算探测器输入背景光功率的公式．在信号能量传递的计算中，根据Ｌ．Ｂ．Ｓｔｏｔｓ方程得到了时间扩展后的脉冲波形的近似表达式，继而由能量方程估算了能量总衰减的范围     

矩形板中应力波主波和次波的传播与反射

弹性应力波的修正理论指出关于体积应变的波动方程与现有理论一致,但发展了一组关于体积应变和偏应变的弱耦合波动方程。针对矩形板受侧向集中载荷冲击下应力波的波动问题,建立了应力波传播的两组控制方程以及加载面和自由面的波动边界条件。采用有限差分方法求解波动方程,数值分析了应力波关于主波和次波的传播以及自由面上斜入射波的反射过程。偏应变在传播过程中分裂为两部分,一部分与体积应变共同传播组成主波,另一部分传播较慢形成次波。数值模拟结果显示与冲击载荷下纳钙玻璃板中应力波的传播图像是完全符合的。     

一种用于隧道断面脆性硬岩的激光破岩原理探讨

激光作为一种新型破岩技术,在用于岩石隧道开挖技术的研究中已经取得了较大进展.本文在总结国内外激光破岩技术研究进展的基础之上,结合现有激光光束的特点,提出了适用于大断面脆性硬岩隧道的激光-喷水破岩方法,并通过数值模拟进一步分析了这种方法的破岩效果.该方法解决了激光光点小而隧道工程开挖断面大的矛盾,具有很强的实用性.     

脉冲激光诱导Zn/InP掺杂过程中温度分布的数值计算

脉冲激光诱导InP的Zn掺杂过程中，金属-半导体分界面附近的温度是影响掺杂浓度和掺杂深度的一个重要因素．确定材料的温度分布有利于合理选择激光功率、辐照时间等工艺参数使表面或界面达到预期的温度．本文分析了脉冲激光诱导InP掺杂Zn的过程，利用数值计算的方法，计算了在简化一维模型下激光辐照过程中材料的温度场分布，得到了材料表面温度、金属-半导体分界面温度与激光脉冲宽度的关系，两者都近似呈线性关系，表面温度和分界面温度相差不大，这与解析方法得到的结果基本相同．研究表明，通过数值方法给出材料中温度场分布情况，可以直接在普通的PC机上计算任意给定时刻材料表面温度和金属-半导体分界面的温度．     

减反膜衰减器对损伤阈值的影响

提出了一种抗激光损伤的激光能量衰减器。采用减反膜,角度调节,对于YAG脉冲激光器实现能量的衰减。根据光学介质薄膜驻波场理论,通过对减反膜膜层内驻波场的设计,以及对膜层厚度的控制和调节,设计减反射膜层,可提高光学薄膜的激光损伤阈值。     

激光超声测量金属材料弹性常数实验与有限元分析

利用激光诱导产生的多种模态超声波的波速反演金属铝板的弹性常数.实验中将脉冲激光聚焦成线源在铝板表面诱导超声波,采用双通道非接触接收表面波的时域信息并测算其速度.在有限元分析中,将激光等效为时间和空间上均满足高斯分布的脉冲载荷,建立热力耦合分析模型对激光诱导超声波的过程进行模拟,提取超声信号的时域信息并计算表面波和纵波速度,利用声弹性方程得到铝的弹性常数.数值结果与理论值相吻合,表明建立的激光超声力学模型能够有效模拟激光诱导超声波的物理过程,为进一步利用激光超声技术研究材料力学性能提供了依据.