李成龙,汤 伟,邵俊峰,郑长彬,李雪雷,郭 劲

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033；2.中国科学院大学,北京 100049)

1 引 言

激光与物质相互作用研究的重点为材料对于激光激发的各种物理响应[1-2]。热响应是激光与物质相互作用过程中最重要的过程之一,通过适当调整不同的参数会出现不同的温升效率。一方面与激光的参数有关,如激光的波长、强度、光斑半径、辐照时间等,另一方面与被辐照样品本身的材料系数也有密切联系,如材料的成分组成和材料在升温过程中各种参数随温度的非线性变化。温升效应研究在国内外也是一项重要研究课题,王振宝研究了了均匀光斑和高斯光斑辐照下铝靶表面的温度分布[3]。马健和肖婧开展了脉冲激光与连续激光单独或联合作用下材料的温度仿真研究[4-5]。张翔宇研究了YSZ全陶瓷涂层对于激光辐照下的钛合金热响应的影响[6]。J.Osterholz研究了大光斑连续强激光辐照金属板的能量传递过程,得到表面产生蒸汽羽状物的激光功率密度阈值为3.4 kW/cm2[7]。Kyung-Cheol Lee通过测量激光穿透不锈钢时间,研究激光加热对于金属表面热传输特性的影响,测得了不锈钢表面对于激光的动态吸收系数[8]。

上述研究中,主要是以控制激光参数变化和变换涂层材料来研究金属板的热响应为主。现实条件下,由于受试验设备、实验耗费和实验场地等条件的限制,许多实验无法在原尺寸模型下开展。因此开展尺度律的研究,陈发良和余同希开展结构热力响应及失效的尺度律的研究,理论分析了被辐照目标热力响应的缩比关系[9],但未开展数值仿真和实验加以验证。……