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第1章 美国战略防御概念的演变1

1.1 引言1

1.2 “卫兵”反导系统回顾（以核反核）1

1.3 星球大战计划（SDI）是核均势的产物3

1.4 星球大战计划（SDI）的多层防御方案4

1.5 激光武器的优越性6

1.6 激光武器的发展——从神话逐步走向现实8

1.6.1 天基激光武器（SBL）反导反卫发展概况8

1.6.2 机载激光武器（ABL）发展概况9

1.6.3 舰载激光武器发展概况12

1.6.4 地基激光武器（GBL）发展概况13

1.6.5 车载激光武器发展概况14

1.7 激光杀伤能力判别式15

1.7.1 几个常用术语15

1.7.2 激光杀伤能力判别式18

参考文献20

第2章 激光与材料的相互作用21

2.1 引言21

2.2 材料对激光吸收的一般规律22

2.3 影响材料吸收率的因素25

2.3.1 温度对金属光学特性的影响25

2.3.2 波长对吸收率的影响27

2.3.3 熔化对吸收率的影响28

2.3.4 激光功率密度对材料吸收率的影响29

2.3.5 材料表面状况对吸收率的影响30

2.4 激光与材料的热耦合——等离子体效应37

2.4.1 空气击穿的激光阈值估算37

2.4.2 激光诱发等离子体——LSAW38

2.4.3 CO2激光同材料的热耦合40

2.4.4 钕玻璃激光同金属的热耦合43

2.4.5 HF激光与金属的热耦合—等离子体吸收增强与屏蔽效应45

2.4.6 HF辐照下金属的等离子体引燃时间50

2.4.7 激光的等离子点燃阈值50

参考文献52

第3章 激光辐照对材料的加热与损伤54

3.1 概述54

3.2 热传导方程的一般形式55

3.3 半无限厚物体的温度场56

3.4 无限大的有限厚度平板的温度场59

3.5 激光辐照引起的材料熔化和汽化61

3.5.1 一维平面传热情况61

3.5.2 烧穿时间估算64

3.5.3 切向气流对激光辐照平板温度的影响68

3.5.4 切向气流对烧穿时间的影响——毛细柱／液珠迁移机理70

3.5.5 重力引起熔质的迁移与熔穿79

3.6 激光辐照下的材料力学性能80

3.6.1 激光辐照下材料的热软化现象81

3.6.2 激光辐照下材料力学性能的下降82

参考文献92

第4章 激光辐照下简单结构的响应与毁伤94

4.1 概述94

4.2 激光辐照下薄圆钢板的热应力损伤95

4.3 预应力板在激光辐照下的强度下降——理论与试验98

4.4 预应力铝板在激光辐照后的剩余强度102

4.5 预应力对激光辐照下板断裂时间的影响及预应力重新分配104

4.6 激光辐照与横向压力联合作用下圆板的几种失效模式107

4.7 激光辐照下的压杆屈曲试验108

4.8 单向拉伸铝板在激光辐照下的两种破坏模式110

4.9 轴压圆筒壳在CW激光辐照下的屈曲失效112

4.10 轴压圆筒壳在激光辐照下的试验相似准则——Ⅱ定律116

参考文献120

第5章 陶瓷材料的破裂强度及其激光损伤121

5.1 引言121

5.2 陶瓷材料对激光的吸收与反射122

5.3 陶瓷材料的热物理性能124

5.3.1 熔点124

5.3.2 陶瓷材料的热容126

5.3.3 陶瓷材料的热膨胀128

5.3.4 陶瓷材料的热传导134

5.4 陶瓷材料的力学性能143

5.4.1 弹性性能与弹性模量143

5.4.2 陶瓷材料的强度与断裂韧性149

5.4.3 影响陶瓷材料强度的因素152

5.5 陶瓷材料的热稳定性156

5.5.1 热应力157

5.5.2 第一抗热震（TSR）因子158

5.5.3 第二抗热震因子159

5.5.4 热环境对抗热震因子的影响163

5.5.5 第三抗热震因子166

5.5.6 热震损伤理论（thermal shock damage theory）167

5.5.7 抗热震统一理论168

5.5.8 提高抗热震能力的措施169

5.6 断裂强度的统计特性——Weibull分布169

5.6.1 Weibull分布函数169

5.6.2 Weibull函数中的m和σ0的求法172

5.6.3 断裂强度的体积效应173

5.7 激光辐照下陶瓷的损伤机理与破坏阈值174

5.7.1 石英玻璃的激光损伤机理175

5.7.2 熔融硅的激光损伤阈值177

5.7.3 微爆炸损伤理论179

5.7.4 熔融硅在激光辐照下的微坑生成与定标关系183

5.7.5 应力松弛引起的破坏185

5.7.6 天线窗材料蓝宝石的热断裂统计强度186

参考文献190

第6章 激光辐照引起的喷射冲量与冲击效应192

6.1 引言192

6.2 激光辐照引起的层裂破坏193

6.3 冲量耦合系数197

6.3.1 1.06/10.06μm激光的冲量耦合系数197

6.3.2 0.694 μm激光的冲量耦合系数200

6.3.3 2.8μm激光的冲量耦合系数201

6.3.4 2.8/3.8μm激光的冲量耦合系数205

6.3.5 0.532μm激光的冲量耦合系数207

6.3.6 0.35 μm激光的冲量耦合系数210

6.3.7 0.308μm激光的冲量耦合系数213

6.3.8 冲量耦合系数的定标律215

6.4 喷射冲量引起的结构毁伤218

参考文献226

第7章 激光辐照下复合材料与其结构的热／力学响应228

7.1 概述228

7.2 有效烧蚀热Q＊的定义232

7.3 烧蚀型复合材料的有效烧蚀热Q＊234

7.3.1 ATJ和C/Ph的有效烧蚀热234

7.3.2 圆柱形ATJ石墨的有效烧蚀热236

7.3.3 人造石墨的有效烧蚀热237

7.3.4 碳／碳复合材料有效烧蚀热的理论值238

7.4 结构型复合材料在激光辐照下的烧蚀特性239

7.4.1 环氧树脂在激光辐照下的热学特性239

7.4.2 C/E复合材料在RPL辐照下的烧蚀热特性242

7.4.3 烧蚀前K/E对1.06μm激光的吸收特性245

7.4.4 K/E和C/E对CW COIL辐照的烧蚀阈值与吸收特性247

7.4.5 K/E和C/E与CW COIL辐照时耦合特点之差异251

7.4.6 K/E和Gr/E之吸收率与烧蚀热252

7.4.7 K/E复合材料的有效烧蚀热255

7.4.8 复合材料的层裂与剥蚀257

7.4.8.1 玻璃钢和K/E复合材料的有效烧蚀热257

7.4.8.2 C/Ph的机械剥蚀阈值功率密度258

7.5 物理／力学／数学模型261

7.5.1 概述261

7.5.2 聚合物基体复合材料热解膨胀的一维数学模型263

7.5.3 控制体积法——体积烧蚀的物理／力学模型267

7.5.4 热解炭化材料的膨胀模型与其试验技术270

7.5.5 C/Ph复合材料烧蚀过程的一维热应力分析277

7.5.6 激光局部加热下复合材料的热／机械行为280

7.5.7 复合材料圆筒壳结构在外部均匀加热下的热／机械破坏行为291

7.6 复合材料的高温物理性能298

7.6.1 三向编织C/C的热物理性能298

7.6.2 三维C/C复合材料的热物理性能试验299

7.6.3 ATJ石墨的热物理性能303

7.6.4 C/Ph复合材料的热物理性能303

7.6.5 AS/3501-6复合层板在激光辐照下的热物理性能305

7.6.6 复合材料与金属热物理性能的比较309

7.6.7 AS4/3501-6在太阳炉热辐照下的热物理性能试验312

7.7 复合材料的高温力学性能314

7.7.1 烧蚀相变过程中几种材料的高温力学性能理论预示结果314

7.7.2 Gr/E高温力学性能下降319

7.7.3 三种复合材料的CW激光辐照试验结果——拉伸强度下降320

7.7.4 K/E受激光辐照的损伤机理321

7.7.5 复合材料的湿度效应323

7.7.6 预应力Gr/E复合层板在高温下的失效（Gr/E复合材料的高温力学性能）323

7.7.7 AS/3501-6（Gr/E）层板的高温性能（试验与分析）326

7.7.8 热解损伤与烧蚀损伤的比较329

参考文献338

第8章 激光辐照下充压圆筒壳的毁伤效应342

8.1 概述342

8.2 高能激光摧毁大力神Ⅰ导弹壳体的试验342

8.3 激光辐照下充压筒壳试验的缩比准则——Ⅱ定律344

8.4 充压铝圆筒壳受激光辐照的爆裂破坏试验348

8.5 光斑中心是最易萌生裂纹的地方351

8.6 充压钢制圆筒壳激光辐照试验与结果分析——多种破坏模式355

8.7 激光辐照下充压筒壳动态爆裂的数值模拟364

8.7.1 最大径向位移失效准则364

8.7.2 光斑中心外鼓／裂纹现象理论解释366

8.7.3 动态爆裂过程的数值模拟——临界内压367

8.7.4 激光空间均匀分布与高斯分布的影响369

8.7.5 确定裂纹萌生部位与裂纹萌生条件的比环向应力方法372

8.7.6 三维离散元法——动态破坏的全过程处理376

参考文献379

第9章 激光辐照引起的板壳动响应381

9.1 引言381

9.2 激光辐照下厚板的热弹性弯曲运动381

9.3 脉冲激光辐照引起充压圆筒壳的动态响应387

9.4 激光辐射下圆筒壳振动特性的变化394

参考文献401

第10章 结构易损伤评估402

10.1 引言402

10.2 导弹弹体结构的生存能力403

10.3 实例——激光辐照下充压筒壳的爆裂概率405

10.3.1 激光束／筒形表面的耦合406

10.3.2 受照壳壁的温升408

10.3.3 受辐照壳壁材料的强度下降与韧性增强410

10.3.4 受辐照筒壳壁的外凸和裂纹萌生413

10.3.5 裂纹增长扩展成临界裂纹长度414

10.3.6 筒壳爆裂条件（准则）415

10.3.7 筒壳的爆裂概率416

10.3.8 算例417

10.4 抗激光加固技术途径421

参考文献424