大径厚比KDP晶体低应力夹持组件性能及实验研究

摘要

惯性约束核聚变装置中，由于使用强激光作为能量源，使光学元件具有很大的直径厚度比。大径厚比光学元件在力的作用下很容易产生面形畸变，影响倍频转换效率。所以如何使KDP晶体在夹持后变形和应力最小，以提高晶体谐波转换效率是KDP晶体低应力夹持的最核心问题。因此，研究晶体框残余应力松弛、夹持组件夹持方式等因素对晶体变形和应力的影响，有十分重要的意义。
　　基于Johnson-Cook流动应力模型以及Oxley剪切角模型，建立单颗磨粒的法向磨削力和切向磨削力的预测模型，研究刀具前角、切削速度对单颗磨粒磨削力的影响规律；并建立整体磨削力的预测模型。基于整体磨削力预测模型，采用ABAQUS有限元软件建立平面磨削仿真模型，对平面磨削残余应力以及残余应力松弛后工件变形进行研究，在此基础上，建立考虑晶体框残余应力的晶体夹持有限元模型，得到残余应力松弛对晶体变形和应力的影响规律。
　　采用逆向工程方法建立晶体框平面度模型，基于考虑晶体框残余应力的晶体夹持有限元模型，研究晶体框平面度对晶体变形的影响规律。同时进行三夹持面夹持方案、多夹持面夹持方案以及全周长夹持方案等三种K DP晶体夹持方案夹持组件性能分析，得到晶体变形的变化规律。
　　采用等尺寸铝镜代替KDP晶体，搭建晶体夹持组件性能测试系统，首先对晶体框表面平面度进行检测，得到晶体框的平面度，在此基础之上，获得铝镜变形测量基准直线方程。然后，进行全周长夹持方案实验研究，得到全周长夹持方案晶体变形的变化规律，并与仿真结果进行对比，验证仿真模型以及仿真结果的正确性。最后，进行夹持位置对晶体变形的影响规律的实验研究，得到夹持位置对晶体变形的影响规律，验证理论分析与有限元仿真结果的正确性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要内容

第2章 磨削力预测模型建立及表面残余应力分析

2.1 引言

2.2 磨削力预测模型的建立

2.3 基于ABAQUS的残余应力分析模型的建立

2.4 本章小结

第3章 考虑残余应力的夹持方案晶体变形分析

3.1 引言

3.2 考虑晶体框平面度的夹持组件有限元模型的建立

3.3 多种夹持方案的晶体变形仿真

3.4 多夹持面夹持方案晶体变形仿真结果分析

3.5 本章小结

第4章 晶体低应力夹持实验研究

4.1 引言

4.2 晶体低应力夹持实验系统的建立

4.3 晶体框平面度的标定

4.4 全周长夹持变形检测实验

4.5 夹持位置对晶体变形的影响实验

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢