纳秒激光单脉冲对阻尼橡胶材料的损伤特性

为了研究阻尼橡胶材料与纳秒激光的相互作用,通过单脉冲激光进行刻蚀实验,观察了橡胶材料的损伤情况,分析了其损伤机理。结果表明,短脉冲激光能量作用于阻尼橡胶材料表面时,由于橡胶材料的热传导系数较低,激光能量所产生的热量将极大地集中在光斑区域内。在高温条件下,橡胶材料发生热裂解、老化等现象,所形成的孔洞内呈现出明显的蜂窝状的热烧蚀状态。随着单脉冲能量的增加,孔的深度和直径增大,且孔内的烧蚀状态更加明显。通过测量烧蚀直径和深度,计算了阻尼橡胶材料在13 ns激光单脉冲作用下的损伤阈值。利用有限元方法模拟了阻尼橡胶材料的单脉冲损伤过程,利用模拟结果再次计算了材料的单脉冲损伤阈值,与实验结果吻合较好。