激光辐照碳纤维复合材料的实验和计算研究

摘要

以跨音速风洞为平台,开展了表面亚音速气流环境下,连续激光辐照碳纤维复合材料实验研究.研究表明,无气流时,喷出的热分解产物会降低激光能量透过率;有气流时,气流快速带走热分解产物,并对基体分解后裸露的碳纤维材料进行冲刷和剥离,加速了材料的烧蚀.表面亚音速气流的加载有利于激光对碳纤维复合材料的破坏,且马赫数越大越有利.建立了有限元计算模型,边界条件包括激光辐照热流、对流换热及辐射换热.考虑了激光辐照过程中基体热分解、比热熔和热导率等热物理量的变化情况.