爆炸與沖擊研究能量的突然釋放和急劇轉(zhuǎn)化過程，以及由此產(chǎn)生的強沖擊波、高速流動、變形、損傷和破壞效應(yīng)。傳統(tǒng)的爆炸試驗主要在爆炸洞、野外的爆炸試驗場等進行，而沖擊試驗中彈體的速度主要源于壓縮氣體或者火藥驅(qū)動。強激光驅(qū)動的爆炸與沖擊效應(yīng)（Laser-Driven Explosion & Shock, LDES）是利用強激光與物質(zhì)相互作用，誘導(dǎo)材料表面產(chǎn)生高溫高壓等離子體并快速膨脹，形成短脈沖高幅值沖擊波并向材料內(nèi)部傳播，通過試驗環(huán)境及參數(shù)的設(shè)置，實現(xiàn)爆炸或沖擊的力學(xué)效應(yīng)。

　　在中國科學(xué)院裝備研制項目和國家自然科學(xué)基金的支持下，中科院力學(xué)研究所流固耦合效應(yīng)重點實驗室沖擊與耦合效應(yīng)課題組建立了多物理場同步測量的短脈沖強激光驅(qū)動的爆炸與沖擊實驗平臺，研制了亞納秒量級響應(yīng)時間的光子多普勒質(zhì)點速度測量系統(tǒng)（Photonic Doppler Velocity, PDV），針對不同的速度幅值和頻響特征，分別發(fā)展了基于短時傅里葉變換和連續(xù)小波變換的軟件處理方法，能夠?qū)Φ退偾铱焖僮兓馁|(zhì)點速度進行測量（Rev. Sci. Instrum., 83: 073301, 2012）；分析了靶體表面狀態(tài)對PDV測量精度的影響并提出了合理改進方法（Meas. Sci. Technol., 25:055207, 2014）；將PDV測速技術(shù)與PVDF測壓技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展了比傳統(tǒng)的霍普金森壓桿更為緊湊的材料動態(tài)力學(xué)性能測量裝置。（Int. J. Impact Eng., 69:149-156, 2014）。

　　課題組對多種材料的激光沖擊強化作用過程和物理機制開展了研究。提出了描述等離子體壓力特征的一維耦合分析模型，并發(fā)展了等離子體壓力的迭代求解方法（Int. J. Impact Eng., 38(5):322-329, 2011）。采用PDV捕捉到了沖擊強化過程中金屬材料內(nèi)部的應(yīng)力波傳播和衰減規(guī)律，包括彈性前驅(qū)波、塑性加載波、彈性卸載波、塑性卸載波、層裂引起的質(zhì)點速度擾動等特征（J. Appl. Phys., 110(5):053112, 2011）。得到了沖擊強化效果的幾何相似律，為相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計提供了一種可行的分析方法（J. Appl. Phys., 114(4):043105, 2013）。獲得了NiTi形狀記憶合金在不同應(yīng)變率、壓力條件下的相變與非晶化機制（Mat. Sci. Eng. A-Struct., 578:1-5, 2013）。發(fā)現(xiàn)了Zr基非晶經(jīng)過激光沖擊處理后表面出現(xiàn)魚鱗狀的變形形貌（Chinese Phys. Lett., 30(3):036201, 2013）。

　　近日，中科院條件保障與財務(wù)局組織專家對力學(xué)所承擔(dān)的院科研裝備研制項目“基于短脈沖強激光的爆炸與沖擊實驗平臺”進行了技術(shù)測試和現(xiàn)場驗收。驗收專家組認為該項目完成了任務(wù)書規(guī)定的各項任務(wù)并實現(xiàn)了研制目標(biāo)，技術(shù)指標(biāo)和功能達到或優(yōu)于任務(wù)書要求，部分性能指標(biāo)處于國際前列，一致同意通過驗收。

PDV對激光沖擊過程中靶體背表面質(zhì)點速度測量

不同體系材料激光沖擊處理后的變形特征