KDP晶體壓痕試驗及有限元仿真.pdf

1、KDP（Potassium Dihydrogen Phosphate）晶體作為一種優(yōu)異的非線性光學(xué)晶體，被廣泛應(yīng)用于激光和非線性光學(xué)領(lǐng)域，而KDP晶體屬于難加工的軟脆材料，它的加工一直是限制激光核聚變裝置發(fā)展的瓶頸技術(shù)之一。KDP晶體在物理與機械性能方面表現(xiàn)極強的各向異性，這給KDP晶體的加工帶來了很大難度。因此研究KDP晶體的力學(xué)特性以及各向異性的規(guī)律對其超精密切削具有重要的意義。
　　首先利用原位納米壓痕儀對KDP晶體進行了多

2、組納米壓痕試驗，得到了KDP晶體在不同晶面、不同晶向的彈性模量、硬度，試驗表明在不同晶面、不同晶向上KDP晶體材料力學(xué)特性表現(xiàn)出了各向異性；在ABAQUS有限元軟件中，利用試驗得到的材料參數(shù)，建立納米壓痕試驗三維有限元仿真模型，得到納米壓痕試驗的整個加載和卸載過程的應(yīng)力變化，計算出載荷和位移的關(guān)系，將仿真得到的壓力-壓深曲線與壓痕試驗得到的壓力-壓深曲線進行不斷擬合，得到KDP晶體的在不同晶面、不同晶向的屈服應(yīng)力和應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

3、>　　其次在KDP晶體不同晶向上進行維氏壓痕試驗，研究KDP晶體維氏硬度隨晶向的變化規(guī)律，通過對裂紋長度的測量，計算出KDP晶體在不同晶面、不同晶向下的斷裂韌性，以及中央裂紋出現(xiàn)時的臨界壓力載荷。通過理論計算得到了KDP晶體在不同晶向上臨界切削厚度的變化規(guī)律。通過分析硬度、斷裂韌性、臨界切削厚度隨晶向變化規(guī)律，找到不同晶面的最佳切削晶向。90°晶向為(001)晶面的最佳切削晶向，45°晶向為Ⅱ類面的最佳切削晶向。
　　最后建立了維