Experiment-based numerical evaluation of the surface recession of C/C–SiC composites under the high-energy laser

材料科学 烧蚀 激光烧蚀 复合材料 激光器 联轴节(管道) 对流 有限元法 机械 光学 热力学 物理 工程类 航空航天工程
作者
Jian Ge,Wei Li,Xujiang Chao,Hanhui Wang,Zhaowei Wang,Lehua Qi
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:48 (23): 34550-34563 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2022.08.039
摘要

In this paper, we developed a multi mechanism coupling finite element model to predict the surface recession of C/C–SiC composites on the basis of the ablation phenomena. In particular, we took into account temperature-dependent properties of component materials, heat convection, and radiation in the ultra-high temperature range. By combining a user-defined subroutine and arbitrary Lagrangian-Eulerian adaptive meshing technique, the surface recession of C/C–SiC composites was captured. The predicted ablation depth agreed well with experimental results. The trend of the ablation rate between simulations and experiments was almost the same. Meanwhile, the effects of the laser powers on ablation behaviors of C/C–SiC composites were investigated. It was found that low laser powers had little effect on the ablation rate while the ablation rate increased first and then decreased for high laser powers.
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