[00995648]长脉冲激光破坏机理实验系统及其热-力耦合破坏效应

摘要：激光破坏机制研究是国家“863”激光技术领域中的一个重要和长远的课题，对国防战略具有深远的意义。激光破坏机理研究的目的是研究破坏过程，弄清破坏机制，确定破坏阈值和定标关系，为激光器的筛选和研制提供依据。“找到一种新的破坏模式，使得目标既能在低功率密度下，又能在低能量密度下破坏”是激光破坏机理研究的目标。激光破坏机理研究是直接为研制激光武器服务的，因此国外对激光破坏机理的研究是严格保密的。提出了强激光对材料和结构的热-力耦合破坏机制，这种破坏方式就是巧妙地利用目标结构自身承受的机械载荷的同时，同步地给予激光辐照加热，在机械载荷与热载荷的耦合作用下，产生非线性效应，从而使目标破坏。为了模拟这种破坏形式，在无任何参考资料的情况下，研制了一套完整的长脉冲激光破坏机理实验系统。利用这套装置研究了激光对会属材料和金属基复合材料的热一力耦合破坏效应。这套实验系统包括：(1)研制了一套可以对激光束的空间分布和时间分布进行调节的长脉冲激光器。用这种激光器可以研究被人们忽视而又有重要影响的“激光破坏机理的时空效应”。(2)研制了一套静态和动态加载装置。用这种加载装置可以模拟敌方目标结构自身承受的机械载荷，并且在机械加载的同时同步地给了激光辐照加热，使机械载荷与热载荷的非线性耦合作用造成目标破坏。(3)研制了一套同步和检测系统。同步系统是使整个“长脉冲激光破坏机理实验系统”按用户的要求同步进行工作。检测系统主要包括空间分辨率达到2μm的高空间分辨率和响应速度达到2μs的高响应速度的红外测温装置。这个方向的研究工作受到主管部门的好评。(1)国家高技术863-410主题专家组认为“科研工作是认真、系统而完整的，其研究工作技术难度大，达到国际先进水平，产生很好的社会效益，对‘863’激光破坏机理研究作出了重要贡献”。(2)这个方面的研究工作获得中国科学院1996年度科技进步一等奖，个人排名第二。关于强激光与金属材料的破坏效应的研究工作受到有关学者的引用，引用20余次。论文“Thermal stress wave and spallation induced by an electron beam. Int.J.Impact Engng,19(7)：603-614”被评为湖南省优秀论文一等奖，论文“颗粒分布对金属基复合材料热冲击断裂的影响”分别被评为湖南省优秀论文一等奖。成果鉴定：覆镍深冲钢带-电沉积镍涂层应用于高性能电池外壳的某些关键技术和激光优化处理，主要研制人员：周益春，潘勇，龙志林等。鉴定单位：国家教育部，鉴定时间：2002年6月19日，鉴定证书编号：鉴字[教JP2002]第007号，鉴定意见：所开发的材料在强度、延伸率、耐蚀性等主要指标上达到国际先进水平。