长脉冲激光致铝合金靶产生热应力的数值研究

建立了Nd:YAG长脉冲激光与2A12铝合金圆盘相互作用时温度场的空间轴对称数学模型。基于热传导方程、热弹塑性理论、Prandl-Reuss塑性流动增量理论,考虑了热物参数随温度的变化,用有限元数值方法计算了材料表面的温度、热应力径向分布。根据Von Mises屈服准则判断了塑性屈服的发生。结果表明,长脉冲激光辐照时,材料中心温度最高、温升最快。在材料弹性阶段,表面径向应力始终为压应力并持续增大。被辐照表面中心首先发生塑性屈服,塑性区域热应力不断降低、范围逐渐扩大。随着长脉冲激光能量密度增加,材料在较低温度下更早进入塑性损伤阶段。