基于纳米划痕实验和有限元仿真的KDP晶体断裂性能研究

人工晶体学报, 2015, 44(9): 2325-2337.

基于纳米划痕实验和有限元仿真的KDP晶体断裂性能研究

汪圣飞 ^1, , 安晨辉 ^2, , 张飞虎 ^3, , 王健 ^4, , 雷向阳 ^5, , 张剑锋 ^6,

1.哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;成都精密光学工程研究中心,成都610041

2.成都精密光学工程研究中心,成都,610041

3.哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001

4.成都精密光学工程研究中心,成都,610041

5.成都精密光学工程研究中心,成都,610041

6.成都精密光学工程研究中心,成都,610041

基金项目: 中国工程物理研究院科学技术发展基金(2013B0203032) 国家自然科学基金(51375122) 高档数控机床与基础制造装备科技重大专项课题(2011ZX04004-041)

关键词： KDP晶体 , 纳米划痕实验 , 有限元 , 应力

Study on the Fracture Properties of KDP Crystal by Nanoscratch Experiment and Finite Element Simulation

Keywords： KDP crystal , nanoscratch experiment , finite element , stress

通过变深度纳米划痕实验对KDP的断裂特性进行了研究,测量了在KDP晶体(001)晶面上沿不同方向进行划痕实验时首条裂纹出现的位置.随后建立了该划痕过程的有限元模型,计算得到了导致KDP晶体沿不同方向发生断裂时的拉应力,并解释了划痕实验中出现微裂纹和崩坑的原因.结果表明,在KDP晶体(001)晶面上沿0°方向加工时材料最容易发生断裂,对应的拉应力为107 MPa;而沿45°方向时材料表现出较好的可加工性能,此时导致KDP晶体发生断裂的拉应力为160 MPa.

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