高能应变率下钛合金靶材层裂模拟研究

来源：激光与红外杂志2019年第7期北京时间：

作者：姚红兵

单位：1.江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013;2.河海大学理学院,江苏 南京 210098；

摘要：针对激光诱导冲击波的力学效应,建立了TC4钛合金靶材在单脉冲纳秒激光和单脉冲飞秒激光加载下的有限元仿真模型,分别分析了纳飞秒激光加载下的TC4钛合金靶材层裂与靶材厚度的关系。仿真结果表明高能激光加载下拉应力以及材料表面发生的形变都与靶材的厚度有关,因此层裂程度与靶材厚度相关,表现为TC4钛合金靶材厚度越大越难以发生层裂。对于纳秒激光,峰值压强为6.945 GPa的条件下,靶材厚度在0.3 mm和0.8 mm时,靶材发生层裂；当厚度为1 mm时,材料发生形变。对于飞秒激光,峰值压强为41.33 GPa的条件下,靶材厚度在0.01 mm时靶材破损；靶材厚度为0.05 mm时发生形变。

关键词：激光技术;纳秒激光;飞秒激光;有限元分析;层裂

基金资助：国家自然科学基金项目(No.51775253；No.61505071)；江苏省自然科学基金项目(No.BK201505266)；江苏大学引进人才科研启动项目(No.15JDG036;No.15JDG037)资助