激光引起的热激波的计算结果及激光脉冲宽度的影响

1.引言高能激光脉冲辐照金属材料时,烧蚀掉表面一薄层材料。汽化金属迅速喷出,由于动量守恒,在固态材料中引起一个热激波。热激波传播到自由表面,形成反射稀疏波。材料中的峰值负压强P_-可能达到材料的抗拉强度二而出现层裂破坏。我们提     

强激光脉冲引起的层裂破坏

一、引言强压力脉冲作用到固体材料表面,可在材料内部激起应力波(即激波)。应力波传播到后自由表面反射,形成稀疏波。入射波与反射波合成后,可能对材料拉伸。如果拉应力足够大且持续一段时间,材料将被拉断。裂片具有一定动量,于是以一定速度飞出。裂缝成为新的自由表面材料可能再次断裂。这种破坏效应称为层裂。     

固体火箭发动机二次喷射控制矢量喷管流场仿真

采用基于Favre平均的三维N-S方程和k-ε湍流模型对固体火箭发动机二次喷射推力矢量喷管复杂干扰内流场进行数值模拟。空间上采用三阶精度差分格式进行求解,时间上采用隐式Jacobi点迭代方法进行迭代推进,直至流场收敛。数值模拟得到矢量喷管二次射流的激波系结构,以及复杂的主/次流干扰流动图像。二次喷射流场包含复杂的涡系结构和波系结构,还存在着边界层与激波的相互干扰、自由剪切层、激波、膨胀波和大尺寸分离。数值模拟还表明,高温燃气射流导致喷射孔附近喷管壁面处的温度相当高,需采取相应的热防护措施。     

渗硫层对网格化激光淬火表面摩擦磨损性能的影响

利用低温离子渗硫技术在CrMoCu合金铸铁网格化激光淬火表面制备了渗硫层,分析了其形貌组成与结构,考察了渗硫激光复合表面的摩擦学性能。结果表明:渗硫层表面疏松多孔,在淬火区域硫化物颗粒细小,结构致密,其相组成主要为FeS;在干摩擦条件下,渗硫层能降低网格化激光淬火表面的摩擦因数,提高其耐磨性能,其主要原因是硫化物及摩擦化学反应生成的氧化物能在摩擦表面形成边界润滑膜,抑制了磨粒磨损和粘着磨损,有效减弱了网格化激光淬火表面"摩擦台阶"效应。     

活性屏离子渗硫层的制备及形貌结构研究

对7A52铝合金及45钢表面活性屏离子渗硫层的制备及形貌结构进行了研究.通过工装使7A52铝合金及45钢试样在高频脉冲等离子扩渗炉中处于零电位,并置于接阴极的不锈钢网状活性屏中.在离子渗硫过程中,利用不锈钢网状活性屏上形成的硫化物溅射下来,沉积到7A52铝合金及45钢试样表面,从而形成离子渗硫层.SEM、EDS及XRD检测分析结果表明,活性屏离子渗硫技术不仅可以获得传统离子渗硫技术一样的处理效果,而且还细化了硫化物颗粒尺寸,较好地解决了传统离子渗硫技术出现的边缘效应、工件打弧和空心阴极效应等问题.活性屏离子渗硫技术不仅可在钢铁材料上制备离子渗硫层,还可在非钢铁材料上制备离子渗硫层,为解决非钢铁材料的减摩耐磨问题提供了一条新的途径.     

两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层

为探索一种减弱扫掠激波/边界层干扰强度的侧压方式,采用数值计算方法研究两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层。对三维边界层的流动机理进行研究,并与相同气流偏转角的一道扫掠激波作用下形成的三维边界层进行定量比较。研究表明,存在两道同侧扫掠激波时,第一道扫掠激波使侧壁附近边界层变薄,进而使第二道扫掠激波与再附形成的边界层的相互作用减弱,从而总的效果是两道扫掠激波与边界层的相互作用强度比一道扫掠激波的弱;两道扫掠激波的气流总偏转角与一道扫掠激波的相同,相交后汇聚成的激波强度与一道扫掠激波的基本相同,之前被两道扫掠激波"扫"起来的边界层在汇聚激波作用下还呈现锥形流动,分离线和来流的夹角也与一道扫掠激波的基本相同。     

强激光照射下双层壳体温度场的数值模拟

运用有限元法对强激光照射下双层壳体的温度场进行了数值模拟。详细分析了在激光功率一定的情况下,外层壳体的热传导系数、比热和厚度的变化对内层壳体温升的影响。计算中考虑了内层壳体的热损耗效应。此外,根据材料参数的温度相关性,分析了内层壳体材料参数随温度的变化特性对其温升效应的影响,并将计算结果与强激光照射下单层壳体的温度场进行了比较,得到一些有意义的结论。     

激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损性能

采用网格化激光淬火和低温离子渗硫技术对42MnCr52钢进行复合表面处理,使用洛氏硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪对表面改性层进行了表征分析,使用T11高温摩擦磨损试验机对复合处理前后的样品进行了高温摩擦磨损比较试验。结果表明:经激光淬火-离子渗硫复合处理后,在基材表面形成了激光淬火渗硫复合层,具有显著的抗高温摩擦磨损性能。与未处理样品相比较,硬度提高20%左右,摩擦因数降低约10%,磨损失重量减少50%以上。最后对激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损机理进行了探讨分析。     

几种固体润滑层的减摩抗磨性能与耐腐蚀性能研究

在MFT-R4000摩擦磨损试验机上考察了几种固体润滑层的减摩抗磨性能,并利用电化学工作站研究了其腐蚀电流和腐蚀电位的变化情况,分析了磨损表面的形貌和硫元素的化学价态变化。几种改性表面的耐腐蚀性能从好到坏的顺序为：NSL层〉SLD层〉离子渗硫〉基体;抗磨性能从好到坏的顺序为：NSL层〉SLD层〉离子渗硫〉基体;摩擦因数从大到小的顺序为：基体〉离子渗硫〉SLD层〉NSL层。NSL层的耐腐蚀性能和抗磨减摩性能最好,原因主要是基础油和纳米材料的润滑作用和屏蔽作用。     

激光冲击“残余应力洞”的参数影响

在激光冲击强化过程中,光斑边界处会产生表面稀疏波,并向光斑中心传播、汇聚,使中心区域材料发生反向塑性变形,造成光斑中心区域残余压应力缺失,从而形成材料表面"残余应力洞"现象。利用ABAQUS有限元软件进行了圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,讨论了不同材料和模型尺寸、激光冲击参数等因素对"残余应力洞"的影响规律。结果表明,随着冲击波峰值压力、冲击波作用时间、冲击次数的增加,"残余应力洞"现象随之加剧;而随着材料动态弹性极限、光斑大小、冲击波上升时间、光斑搭接率的增加,"残余应力洞"现象则会随之减弱。该研究可为后期激光冲击强化光斑光学整形技术的应用,以及基于残余应力场优化的工艺设计提供依据。     

激光探测技术实用化研究——一种新型手持式微型激光探测装置

一种激光探测技术的实用化研究,通过转动衰减片调节盘和调节放大电路的增益,既可探测固体激光器发出的兆瓦级激光,又可探测半导体激光器等发出的瓦级、微瓦级激光并进行声光报警。     

基于 Taylor 展开的自由拉氏方法

导出了基于泰勒展开的自由拉氏方法 (简称为BTE方法 ) ,编制了一维程序 ,对激波管和飞片撞靶两个问题进行了数值模拟 ,所得结果与传统拉氏差分方法的结果一致。     

碳化硅纤维的表面分析

应有X—射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)等电子能谱和热重分析(TG)、X—射线衍射(XRD)等物理方法,考察了由聚碳硅烷法制备的连续SiC纤维的表面性质,比较了不同的预处理条件对纤维表面组成、结构和性质的影响。结果表明,SiC纤维表面涂层可经500℃热处理或丙酮浸渍脱除;其体相结构为超细的β—SiC微晶结构,其表面存在硅氧化合物层,可能为α—SiO_2结构。在空气中500℃焙烧时,随着焙烧时间增长,表面氧化硅层增厚,同时表面游离碳含量减小。SiC纤维表面层硅氧化合物对酸较稳定,但易溶于热的浓碱。     

光学材料抛光亚表面损伤检测及材料去除机理

抛光后光学元件仍然存在亚表面损伤,它降低光学元件的抗激光损伤能力和光学性能,为去除抛光亚表面损伤以提升光学元件使用性能,需要对其进行准确检测和表征.首先,采用恒定化学蚀刻速率法和二次离子质谱法分别检测水解层深度和抛光杂质的嵌入深度.然后,使用原子力显微镜检测亚表面塑性划痕的几何尺寸.通过分析表面粗糙度沿深度的演变规律,研究浅表面流动层、水解层和亚表面塑性划痕间的依存关系.最后,建立抛光亚表面损伤模型,并在此基础上探讨抛光材料去除机理.研究表明:水解层内包括浅表面流动层、塑性划痕和抛光过程嵌入的抛光杂质;石英玻璃水解层深度介于76和105nm之间;抛光过程是水解反应、机械去除和塑性流动共同作用的结果.     

固体激光器的发展及军事应用

固体激光器是以掺杂的玻璃、晶体或透明陶瓷等固体材料为工作物质的激光器。从世界上第一台激光器发明至今,固体激光技术取得了很大的发展,主要表现三个方面:第一,工作物质不断改进。最初是红宝石激光器,后来出现了钕玻璃和掺钕钇铝石榴石激光器,现在又有了掺钕镓钆石榴石激光器。还有报道称,目前出现了以陶瓷为基质的新型激光材料。第二是泵浦光源的改进。最初是闪光灯,后来发展为弧光灯, 现在出现了高功率激光二极管泵浦。第三是工作物质结构的改变。从最初的棒式结构发展成板条式,又到后来的光纤式结构。     

Tri-Designer:一种面向片内云架构的IC设计平台

庞大的内部资源使集成电路(IC,Integrated Circuit)设计日益复杂,云计算作为一种网络上资源管理模式,可以引入到IC内部形成片内云架构。首先确立片内云IC架构的3个基本要素:构件化的IP核、片内网络和可定制的语义流程。然后建立了一种"概念+逻辑+物理"的3层设计平台Tri-Designer,专门用于片内云架构的IC设计。其中,概念建模定义一个应用的外延与内涵,输出应用场景的业务文档;逻辑建模将业务文档映射为片内云架构的语义流程,定义了一种应用层语言来描述语义流程;语义流程每一个步骤都需要映射到构件执行,构件对应着IC内部实际的半导体面积,是对传统IP核的封装,物理建摸实现这种封装。最后基于Tri-Designer平台设计了一个片内云架构的遗传算法模块,其加速比超过了10~4。     

生物技术大有作为(下)

生物计算机的运用有利于形成新的指挥体制生物计算机智能化功能及快速处理信息的能力能帮助指挥官实时决策、实时指挥。生物计算机的微型化、低成本趋势,不仅使指挥中心、网络节点,而且使每件武器、每个士兵都可能拥有计算机,“整个战场就像一个计算机太平台”。这样就可以使更多的作战单元进入同一个信息流动层,充分发挥横向网络作用。不     

影响等离子喷涂的因素解析

引入高新技术是高新工程实现实际效果所不可或缺的途径,热喷涂技术便是这样一种高新技术,它利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法,形成一个特殊的工作表面,使其达到：防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能。根据热源的不同,热喷涂可以分为等离子喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂等。本文详细介绍了等离子喷涂的概念、特点、影响因素。     

AISI H13钢表面改性技术研究进展

用于加工铝合金、镁合金零部件的AISI H13热作模具钢因其恶劣的服役环境,现已表现出低寿命的致命缺陷.激光加热淬火工艺因兼有表面强化、残余应力低及与基底保持高的结合之特性,使AISI H13热作模具钢具有广阔的应用前景;激光熔覆合金化工艺因具有较强的表面可设计性与使用可靠性,使AISI H13热作模具钢具有巨大的发展潜力;热喷涂工艺具有流程短且涂层可设计性等优势,但因涂层与基底呈弱结合之状态,因此应在成分与工艺上进行涂层与基底之间热匹配设计,以满足工程应用的高性能化与长寿命化之需.     

不同抽吸孔布局的进气道数值模拟机理分析

采用标准k-ωSST湍流模型数值计算方法,针对2种不同抽吸孔布局的超声速进气道数值进行了模拟机理分析。结果表明:在抽吸孔前缘引起的膨胀波与唇口反射激波相交,马赫数增加;模型-1在抽吸孔内形成循环涡流,马赫数增加到3.6,并在抽吸孔内多次反射,在抽吸孔出口的马赫数降低;而模型-2由于在受到剪切层的影响,在抽吸孔内形成循环涡流变成亚声速区域;在抽吸孔后缘形成强压缩波,与进气道反射激波多次相交,模型-2的进气道上壁面下游的压力整体趋势大于模型-1的壁面压力。