激光诱导冲击波特性与材料响应

激光诱导冲击波是指利用吉瓦量级、纳秒脉冲激光辐照材料表面，材料吸收激光能量后迅速等离子体化，高温高压等离子体快速膨胀而形成的吉帕量级高压冲击波。激光诱导冲击波在材料内部以应力波形式传播、衰减、反射、耦合等，与此同时，材料在高压冲击波作用下会发生超高应变率动态响应及影响。利用冲击波的第一波程压缩波发展了激光冲击强化技术，利用冲击波的第二波程拉伸波发展了激光冲击波结合力检测技术。本书从共性基础角度系统介绍激光诱导冲击波特性与材料响应，主要内容包括激光诱导冲击波的概述及其压力特性、激光诱导冲击波作用下的材料动态本构模型、激光诱导冲击波的传播规律与双波系耦合规律、激光诱导冲击波作用下的材料响应规律等。
本书可供激光诱导冲击波及应用技术、表面工程、制造检测、机械强度等领域工作者参考阅读，对激光物理、固体力学和材料科学等相关专业的研究人员具有参考价值。

“博士后文库”序言
序
前言
第1章概述1
1.1激光诱导冲击波的基本原理1
1.1.1高功率激光与物质的相互作用1
1.1.2激光诱导冲击波的形成过程3
1.2激光诱导冲击波的应用技术4
1.2.1激光冲击强化技术的原理及特点4
1.2.2激光冲击波结合力检测技术的原理及特点5
1.3激光诱导冲击波应用技术的发展历程6
1.3.1激光冲击强化技术的发展历程6
1.3.2激光冲击波结合力检测技术的发展历程8
1.4激光诱导冲击波及应用技术的基础问题9
1.4.1关键科学问题10
1.4.2共性技术问题10
1.5本书主要内容11
参考文献12
第2章激光诱导冲击波的压力特性17
2.1激光诱导冲击波的压力模型17
2.1.1一维爆轰波模型17
2.1.2二维爆轰波模型20
2.2激光诱导冲击波压力的测试原理及方法23
2.2.1压电薄膜测试原理及方法23
2.2.2激光干涉仪测试原理及方法27
2.3激光诱导冲击波压力的参数影响29
2.3.1功率密度对激光诱导冲击波压力的影响29
2.3.2空间能量分布对激光诱导冲击波压力的影响34
2.3.3激光脉宽对激光诱导冲击波压力的影响39
2.3.4光斑畸变对激光诱导冲击波压力的影响42
参考文献48
第3章激光诱导冲击波作用下的材料动态本构模型50
3.1常用动态本构模型50
3.2材料动态本构模型构建53
3.3不同应变率下材料力学行为实验56
3.3.1准静态拉伸实验56
3.3.2霍普金森压杆动态冲击实验60
3.3.3激光冲击强化实验64
3.3.4残余应力测试实验69
3.4本构模型参数识别72
3.4.1本构模型参数识别方法73
3.4.2激光冲击强化数值模拟74
3.4.3本构模型参数反向识别82
3.4.4本构模型参数的实验验证85
参考文献86
第4章激光诱导冲击波的传播规律89
4.1激光诱导冲击波传播的基本原理89
4.1.1应力波的传播与衰减89
4.1.2应力波的反射与透射90
4.2激光诱导冲击波在材料深度方向上的传播规律92
4.2.1深度方向上的传播过程92
4.2.2深度方向上的衰减规律97
4.3激光诱导冲击波在材料表面上的传播规律102
4.3.1激光冲击“残余应力洞”现象102
4.3.2“残余应力洞”的形成机制104
4.3.3“残余应力洞”参数敏感性分析108
4.3.4“残余应力洞”抑制方法112
4.4激光诱导冲击波在薄壁结构内的反射规律116
4.4.1薄叶片叶身区域的冲击波反射规律117
4.4.2薄叶片进、排气边区域的冲击波反射规律125
4.5激光诱导冲击波在薄壁结构内的透射规律132
4.5.1薄叶片进、排气边区域的应力波透射规律133
4.5.2不同透波材料的影响规律139
4.5.3应力波透波装置设计与应用142
4.6激光诱导冲击波在树脂基复合材料内的传播规律144
4.6.1树脂基复合材料激光冲击的仿真建模144
4.6.2树脂基复合材料内冲击波的传播规律147
参考文献149
第5章激光诱导冲击波的双波系耦合规律151
5.1应力波耦合的基本原理151
5.2薄壁结构双面对冲的应力波耦合规律152
5.2.1双面对冲的应力波传播规律及材料动态响应152
5.2.2双面对冲的耦合残余应力应变场分布特征161
5.2.3薄叶片模拟件的双面对冲工艺与性能验证164
5.3薄壁结构双面错位冲击的应力波耦合规律168
5.3.1双面错位冲击的应力波传播规律168
5.3.2双面错位冲击的耦合残余应力应变场分布特征170
5.3.3双面错位冲击下材料的动态力学响应171
5.3.4不同错位条件的影响规律173
5.4薄壁结构双面延时冲击的应力波耦合规律175
5.4.1双面延时冲击的应力波传播规律176
5.4.2双面延时冲击的耦合残余应力应变场分布特征178
5.4.3双面延时冲击下材料的动态力学响应179
5.4.4不同延时条件的影响规律182
参考文献184
第6章激光诱导冲击波作用下的材料响应规律185
6.1入射压缩波与塑性变形185
6.1.1冲击压缩条件下材料的强度特性185
6.1.2冲击压缩作用过程187
6.2残余应力形成机制与分布规律189
6.2.1残余应力形成机制189
6.2.2残余应力分布规律191
6.3显微硬度分布194
6.3.1冷作硬化效应194
6.3.2显微硬度分布规律195
6.4微观组织的特征与演化198
6.4.1实验材料及组织状态198
6.4.2激光诱导冲击波作用下的微观组织特征201
6.4.3激光诱导冲击波作用下的微观组织演化211
6.5反射拉伸波与冲击层裂217
6.5.1激光功率密度对复合材料层裂特征的影响217
6.5.2激光空间能量分布对复合材料层裂特征的影响218
6.5.3激光脉宽对复合材料层裂特征的影响221
6.5.4激光诱导冲击波作用下复合材料的层裂机制223
参考文献225
编后记227
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