Electromagnetic Gauge Study of Laser-Induced Shock Waves in Aluminium Alloys

(Received 13 April 1995, revised 5 September 1995, 18 September 1995)

Abstract
The laser-shock behaviour of three industrial aluminum alloys has been analyzed with an Electromagnetic Gauge Method (EMV) for measuring the velocity of the back free surface of thin foils submitted to plane laser irradiation. Surface pressure, shock decay in depth and Hugoniot Elastic Limits (HEL) of the materials were investigated with increasing thicknesses of foils to be shocked. First, surface peak pressures values as a function of laser power density gave a good agreement with conventional piezoelectric quartz measurements. Therefore, comparison of experimental results with computer simulations, using a 1D hydrodynamic Lagrangian finite difference code, were also in good accordance. Lastly, HEL values were compared with static and dynamic compressive tests in order to estimate the effects of a very large range of strain rates ( 10^-3 s ^-1 to 10⁶ s ^-1) on the mechanical properties of the alloys.

Résumé
Cet article fait la synthèse d'une étude récente sur la caractérisation du comportement sous choc-laser de trois alliages d'aluminium largement utilisés dans l'industrie à travers la méthode dite de la jauge électromagnétique. Cette méthode permet de mesurer les vitesses matérielles induites en face arrière de plaques d'épaisseurs variables par un impact laser. La mise en vitesse de plaques nous a permis, premièrement, de vérifier la validité des pressions d'impact superficielles obtenues en les comparant avec des résultats antérieurs obtenus par des mesures sur capteurs quartz. Sur des plaques d'épaisseurs croissantes, nous avons caractérisé l'atténuation des ondes de choc en profondeur dans les alliages étudiés et mesuré les limites d'élasticité sous choc (pressions d'Hugoniot) des alliages. Les résultats ont été comparés avec succès à des simulations numériques grâce à un code de calcul monodimensionnel Lagrangien. Enfin, les valeurs des pressions d'Hugoniot mesurées ont permis de tracer l'évolution des contraintes d'écoulement plastique en fonction de la vitesse de déformation pour des valeurs comprises entre 10^-3 s ^-1 et 10⁶ s ^-1.