中国科学院力学研究所宋宏伟等：强耦合激光热力破坏效应

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王睿星, 袁武, 马特, 邱诚, 杜文琦, 张天怡, 王高洁, 宋宏伟, 黄晨光. 强耦合激光热力破坏效应. 力学进展, 待出版

Wang R X, Yuan W, Ma T, Qiu C, Du W Q, Zhang T Y, Wang G J, Song H W, Huang C G. Progress in strongly coupled laser thermal-mechanical damage effects. Advances in Mechanics, in press

DOI: 10.6052/1000-0992-25-042

强耦合激光热力破坏效应

王睿星, 袁武, 马特, 邱诚, 杜文琦, 张天怡, 王高洁, 宋宏伟, 黄晨光

摘要：随着高能激光技术的迅猛发展, 激光破坏效应的应用场景将面向更高速的工程结构, 高能激光、高速气流环境、材料与结构之间的耦合效应更为强烈, 从而显著地影响激光的热与力学破坏行为, 甚至诱导产生新的损伤机理与破坏现象. 此外, 激光辐照带来的热−力耦合、不同体制激光复合加载带来的热力−冲击−烧蚀耦合等问题, 使得破坏效应的耦合行为更加复杂. 强耦合激光热力破坏效应研究面向相关领域最新发展需要, 涉及光学、传热学、材料科学、固体力学及流体力学等多学科交叉, 是激光武器效应评估、先进激光制造以及航天器防护等高新技术领域中的共性基础科学问题. 本文系统梳理了近年来国内外学者在该研究方向上的研究进展, 从强耦合条件下激光热力破坏的新现象与新机理、激光诱导复合材料多尺度热力烧蚀机理与模型、复杂载荷与环境下激光热力破坏相似准则、多场耦合数值计算方法、地面模拟试验方法与多场原位测量技术、激光防护与加固技术、激光智能感知与毁伤评估等几个方面进行综述. 最后, 结合当前发展动态, 对本领域未来研究进行了展望. 本文旨在为强耦合激光热力破坏效应的机理研究和工程应用提供理论支撑与技术参考.

关键词：强耦合, 激光破坏效应, 多场耦合数值模拟, 实验测试, 激光防护, 智能激光

作者简介

王睿星, 中国科学院力学研究所副研究员，硕士生导师。主要研究方向为激光热力破坏效应、流−热−固多场耦合数值计算、热结构分析与优化设计等. 作为课题负责人承担了国家自然科学基金青年/面上项目、企业委托项目等多项科研课题, 研究成果在领域主流期刊发表SCI论文30余篇, 授权发明专利3项, 登记软件著作权3项。

袁武, 中国科学院力学研究所副研究员. 主要研究方向为承载/多功能一体化, 高能激光防护在《Composites Part A》《Composite Structures》《International Journal of Mechanical Sciences》等学术期刊发表论文40余篇, 授权发明专利10余项, 已主持包括国家自然科学基金在内的纵横向项目10余项。

马特, 工学博士, 中国科学院力学研究所特别研究助理。“北京市优秀毕业生”、“中国科学院优秀毕业生”， 获得国家资助博士后创新人才支持计划B档资助。承担了国家自然科学基金青年、企业委托项目等科研项目。 研究方向为多模式激光破坏效应、复合材料多尺度烧蚀机理及相应实验和测量方法研究。相关研究工作在《Corrosion Science》《Ceramics International》《Optics & Laser Technology》等学术期刊发表论文20余篇, 授权专利6项。

宋宏伟, 研究员、博士生导师,中国科学院大学岗位教授。中国科学院力学所“热结构耦合力学”团队学术带头人, 主要从事激光诱导的多场耦合破坏效应、多功能一体化热防护结构等研究工作, 主持基础科研重点项目、国家自然科学基金重大研究计划等重要科研项目二十余项。曾荣获力学学会科技进步二等奖(2022)、中国科学院杰出科技成就奖团队奖成员(2021)、中国科学院卢嘉锡青年人才奖励(2008)。