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本文在分析了激光冲击成形以及相关检测技术的国内外研究现状的基础上,对薄铝板激光冲击成形进行了实验研究。本文研制了一种新的测量仪器,可对激光冲击中各种特征量进行研究检测,包括试样在冲击过程中的变形时间、变形量、变形速度以及应变率这些基础特征量。对其动态特征量的基础研究,可以为相关激光冲击材料改性与成形技术发展提供系统理论和实验依据。本文的主要工作和结果如下:
针对于激光冲击成形过程的动态监测,本文基于光遮挡原理设计了一种简单新颖的光电测试系统,详细阐述了该系统的测试原理和计算方法。靶材在强激光冲击下产生的变形使自由端面的挡光量发生变化,此时光传感器可以将接收到的光能变化转变为电信号,由此可以测试薄板受强短激光冲击下的动态高速成形过程。本文同时详细推导出薄板变形量d与电信号U之间的函数关系,并对其中的参数作出了实验标定。
利用该光电测试系统进行了冲击检测实验,得出了铝板受强短激光冲击下的动态高速成形过程d(t)曲线以及变形速度曲线v(t)。实验结果表明,0.25mm薄铝板材料受能量8J的激光脉冲冲击后,中心区域在弹性变形阶段的平均变形速度为14.12m/s;试样的平均应变率为5.46×102s-1。并不像前期研究者认为的那样具有超高速率及应变率。初步测量了材料在高功率激光脉冲冲击下的动态特征量,本实验结果为相关激光冲击成形技术发展提供了实验依据。