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薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响

余霞 王家秋 张彬

余霞, 王家秋, 张彬. 薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
引用本文: 余霞, 王家秋, 张彬. 薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
Yu Xia, Wang Jiaqiu, Zhang Bin. Influence of thin-film residual stress and surface impurities on fatigue life of deformable mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
Citation: Yu Xia, Wang Jiaqiu, Zhang Bin. Influence of thin-film residual stress and surface impurities on fatigue life of deformable mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 916002-0916002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0916002

薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响

doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
基金项目: 

四川省科技计划资助项目(2018JY0553);科技部创新人才推进计划重点领域创新团队(2014RA4051);天津市薄膜光学重点实验室开放基金课题(KJWX170620)

详细信息
    作者简介:

    余霞(1992-),女,硕士生,主要从事光学薄膜元件热损伤、变形镜疲劳损伤等方面的研究。Email:yuxia0612@163.com

  • 中图分类号: TP273.2;O439

Influence of thin-film residual stress and surface impurities on fatigue life of deformable mirror

  • 摘要: 文中综合考虑变形镜(DM)薄膜残余应力和表面杂质的影响,采用ANSYS有限元分析软件建立了镀高反射膜系的变形镜应力分析模型,进而基于应力-寿命(S-N)曲线和Miner累积损伤理论,分析了波前校正过程中变形镜的疲劳损伤特性,并详细讨论了变形镜薄膜残余应力和不同尺寸的表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响。研究结果表明,在热-机械耦合作用下,热效应的存在会加速变形镜的疲劳损伤。对于给定的待校正畸变波前,随着变形镜薄膜残余应力的增大,变形镜承受的动态循环载荷越强,其疲劳寿命越短,且残余应力主要对变形镜镜面疲劳寿命影响较大;而当变形镜薄膜残余应力一定时,畸变波前PV值越大,其表面应力越大,致使疲劳寿命也随之缩短。在强激光连续辐照下,当表面杂质大于一定尺寸时,变形镜疲劳寿命随着杂质粒子尺寸的增大而减小,而当杂质粒子尺寸较小时,则对变形镜的疲劳寿命影响不大。此外,薄膜残余应力的存在将进一步加剧表面杂质对变形镜的疲劳损伤。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-11
  • 修回日期:  2019-05-21
  • 刊出日期:  2019-09-25

薄膜残余应力和表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响

doi: 10.3788/IRLA201948.0916002
    作者简介:

    余霞(1992-),女,硕士生,主要从事光学薄膜元件热损伤、变形镜疲劳损伤等方面的研究。Email:yuxia0612@163.com

基金项目:

四川省科技计划资助项目(2018JY0553);科技部创新人才推进计划重点领域创新团队(2014RA4051);天津市薄膜光学重点实验室开放基金课题(KJWX170620)

  • 中图分类号: TP273.2;O439

摘要: 文中综合考虑变形镜(DM)薄膜残余应力和表面杂质的影响,采用ANSYS有限元分析软件建立了镀高反射膜系的变形镜应力分析模型,进而基于应力-寿命(S-N)曲线和Miner累积损伤理论,分析了波前校正过程中变形镜的疲劳损伤特性,并详细讨论了变形镜薄膜残余应力和不同尺寸的表面杂质对变形镜疲劳寿命的影响。研究结果表明,在热-机械耦合作用下,热效应的存在会加速变形镜的疲劳损伤。对于给定的待校正畸变波前,随着变形镜薄膜残余应力的增大,变形镜承受的动态循环载荷越强,其疲劳寿命越短,且残余应力主要对变形镜镜面疲劳寿命影响较大;而当变形镜薄膜残余应力一定时,畸变波前PV值越大,其表面应力越大,致使疲劳寿命也随之缩短。在强激光连续辐照下,当表面杂质大于一定尺寸时,变形镜疲劳寿命随着杂质粒子尺寸的增大而减小,而当杂质粒子尺寸较小时,则对变形镜的疲劳寿命影响不大。此外,薄膜残余应力的存在将进一步加剧表面杂质对变形镜的疲劳损伤。

English Abstract

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