【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光处理，具体涉及激光诱导冲击波压力时空特征确定方法、系统及介质。
技术介绍
1、纳秒级激光能够与靶材(通常为金属材料)相互作用，诱导产生高温、高压、背离靶材向外喷射的稠密等离子体，并在靶材表面产生冲击波，这种冲击波作用于靶材，能够在靶材中产生冲击应力，在靶材表层植入残余压应力，进而提高靶材的机械性能，特别是疲劳寿命。
2、为提高激光诱导等离子体冲击波压力，通常会在靶材冲击表面粘贴烧蚀层，以提高激光与物质的耦合效率，并施加约束层，进而限制等离子体的膨胀方向。
3、等离子体冲击波作为能量载体，其压力特性直接影响靶材的响应，确定激光诱导等离子体冲击波压力特性是发展相关技术应用的关键。对于激光诱导的等离子体冲击波压力特性的试验测量，一种方案是采用pvdf薄膜(即聚偏二氟乙烯膜)粘贴于靶材冲击表面或背面，基于压电效应进行测量，但存在层间空隙和各层材料声阻抗不匹配的问题；另一种方案是采用pdv或visar测速系统，获取背面粒子速度，基于材料弹塑性理论确定得到靶材背面应力并将其近似于激光诱导的冲击波压力，因冲击波在传播过程中存在衰减，无法给出靶材正面的实际冲击波压力。激光诱导等离子体冲击波压力理论尚不成熟，直接应用该理论得到的结果与测试结果存在较大差距。而目前试验技术和理论均无法有效解决激光诱导冲击波压力的空间特征问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供激光诱导冲击波压力时空特征确定方法、系统及介质，以确定激光诱导冲击波的压力时间特征和
2、为实现上述目的，本申请的技术方案如下：
3、第一个方面，本申请提供一种激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，所述激光诱导冲击波压力时空特征确定方法包括：
4、获取激光冲击靶材时所述靶材的若干位点的实际背面粒子数据、所述靶材的材料信息、规格信息和装夹状态及所述激光输出时的脉冲波形信号；
5、基于所述材料信息、规格信息和装夹状态，构建有限元模型；
6、提取所述有限元模型中与所述若干位点对应的各位点处的有限元背面粒子数据；
7、根据所述实际背面粒子数据及有限元背面粒子数据，构建优化目标；
8、基于所述激光脉冲波形信号，确定压力时间特征约束条件；
9、基于所述若干位点的实际背面粒子数据，确定压力空间特征约束条件；
10、以压力时间特征和压力空间特征作为优化变量，根据所述优化目标、所述压力时间特征约束条件及压力空间特征约束条件，确定激光诱导冲击波压力时空特征。
11、在本申请的一示例性实施例中，所有所述位点均位于所述激光的光斑区域中，且各位点与所述激光的光斑中心之间的距离不同。
12、在本申请的一示例性实施例中，所述位点的总数≥3。
13、在本申请的一示例性实施例中，构建优化目标，包括：
14、根据所述实际背面粒子数据及有限元背面粒子数据，确定相位误差；
15、根据所述实际背面粒子数据及有限元背面粒子数据，确定幅值误差；
16、基于所述相位误差及所述幅值误差，构建优化目标。
17、在本申请的一示例性实施例中，确定压力时间特征约束条件，包括
18、基于所述激光脉冲波形信号，采用约束条件下的激光诱导冲击波理论确定得到压力时间曲线理论解；
19、基于压力时间曲线理论解，确定压力时间特征约束条件。
20、在本申请的一示例性实施例中，确定压力空间特征约束条件，包括：
21、基于所述若干位点的实际背面粒子数据，利用rankine-hugoiniot条件和压力空间分布控制方程，确定压力空间特征约束条件。
22、第二个方面，本申请提供一种激光诱导冲击波压力时空特征确定系统，所述激光诱导冲击波压力时空特征确定系统包括：
23、采集模块，被配置为获取激光冲击靶材时所述靶材的若干位点的实际背面粒子数据、所述靶材的材料信息、规格信息和装夹状态及所述激光输出时的脉冲波形信号；
24、有限元模型构建模块，被配置为基于所述材料信息、规格信息和装夹状态，构建有限元模型；
25、提取模块，被配置为提取所述有限元模型中与所述若干位点对应的各位点处的有限元背面粒子数据；
26、优化目标构建模块，被配置为根据所述实际背面粒子数据及有限元背面粒子数据，构建优化目标；
27、压力时间特征约束条件确定模块，被配置为基于所述激光脉冲波形信号，确定压力时间特征约束条件；
28、压力空间特征约束条件确定模块，被配置为基于所述若干位点的实际背面粒子数据，确定压力空间特征约束条件；
29、激光诱导冲击波激光诱导冲击波压力时空特征确定模块，被配置为以压力时间特征和压力空间特征作为优化变量，根据所述优化目标、所述压力时间特征约束条件及压力空间特征约束条件，确定激光诱导冲击波压力时空特征。
30、在本申请的一示例性实施例中，所述优化目标构建模块包括：
31、相位误差确定单元，被配置为根据所述实际背面粒子数据及有限元背面粒子数据，确定相位误差；
32、幅值误差确定单元，被配置为根据所述实际背面粒子数据及有限元背面粒子数据，确定幅值误差；
33、优化目标构建单元，被配置为基于所述相位误差及所述幅值误差，构建优化目标。
34、第三个方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行如上所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法。
35、如上所述，本专利技术的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法、系统及介质，具有以下有益效果：
36、本申请通过设置不同的测试位点，仅通过单次单点激光冲击即可获得不同点位数据，避免了因多次激光冲击试验带来的测试误差。
37、本申请通过多点位背面粒子数据和压力空间分布函数，可得到激光诱导冲击波压力的空间特性。
38、本申请将理论解作为优化过程中的约束条件，对优化算法自主构建的压力特征参数进行限定，直接排除了不符合物理实际的压力特征参数，提高了优化效率。
39、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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1.一种激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，所述激光诱导冲击波压力时空特征确定方法包括：
2.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，所有所述位点均位于所述激光的光斑区域中，且各位点与所述激光的光斑中心之间的距离不同。
3.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，所述位点的总数≥3。
4.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，构建优化目标，包括：
5.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，确定压力时间特征约束条件，包括
6.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，确定压力空间特征约束条件，包括：
7.一种激光诱导冲击波压力时空特征确定系统，其特征在于，所述激光诱导冲击波压力时空特征确定系统包括：
8.如权利要求7所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定系统，其特征在于，所述优化目标构建模块包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，所述激光诱导冲击波压力时空特征确定方法包括：
2.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，所有所述位点均位于所述激光的光斑区域中，且各位点与所述激光的光斑中心之间的距离不同。
3.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，所述位点的总数≥3。
4.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，构建优化目标，包括：
5.根据权利要求1所述的激光诱导冲击波压力时空特征确定方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤毓源，聂祥樊，李应红，何卫锋，徐明，姜楠，李阳，王亚洲，李鸿柄，李世茜，崔儒滨，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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