First-principles modeling of laser-matter interaction and plasma dynamics in nanosecond pulsed laser shock processing

2018

Закрытый доступ Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1063/1.5021894
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Nanosecond pulsed laser shock processing (LSP) techniques, including laser shock peening, laser peen forming, and laser shock imprinting, have been employed for widespread industrial applications. In these processes, the main beneficial characteristic is the laser-induced shockwave with a high pressure (in the order of GPa), which leads to the plastic deformation with an ultrahigh strain rate (105–106/s) on the surface of target materials. Although LSP processes have been extensively studied by experiments, few efforts have been put on elucidating underlying process mechanisms through developing a physics-based process model. In particular, development of a first-principles model is critical for process optimization and novel process design. This work aims at introducing such a theoretical model for a fundamental understanding of process mechanisms in LSP. Emphasis is placed on the laser-matter interaction and plasma dynamics. This model is found to offer capabilities in predicting key parameters including electron and ion temperatures, plasma state variables (temperature, density, and pressure), and the propagation of the laser shockwave. The modeling results were validated by experimental data.