随着现代激光技术的发展,激光武器逐步进入实战应用,光学薄膜作为信息感知系统的重要组成成分,是造成对方势力损失的关键因素。高能激光对光学薄膜的毁伤效能也受到了高度的关注。由于激光破坏的瞬时性及测试设备的高昂成本,使得试验评估受到一定的限制和挑战。通过数值模拟的方法对薄膜材料毁伤效果可以进行有效地研究分析。由于激光武器的辐照特点及光学薄膜结构与功能的特殊性,本文采用基于模型计算的目标易损性/战斗部威力分析法,在大气环境中,利用激光参数的改变,得到不同激光特征值对薄膜材料毁伤效应的影响。对目标易损性的研究,主要基于薄膜材料的热致损伤机理,从热传递理论出发,利用激光与材料的物理场耦合作用,获得了薄膜材料的毁伤状态。论文主要研究工作及结果如下:1)分析激光对薄膜材料的损伤机理,以Al2O3薄膜为主要研究对象,得到光学薄膜在激光辐照下的主要破坏机制为热致损伤。由于热作用的影响,确定以温度变化作为激光对光学薄膜毁伤的评估准则。2)建立单脉冲激光与薄膜材料相互作用的热-力场模型。利用有限元法仿真,获得了激光作用于光学薄膜材料的温度场及热应力场分布。通过对仿真结果的研究分析,结果表明在其他条件不变时,光学薄膜温度及热应力随着激光能量的增大而增大,随着光斑半径的增大而减小。激光能量越大,光斑面积越小,光学薄膜更易受到损伤,损伤的程度越深。3)构建热弹塑性计算模型及熔化模型,对激光能量在20J,光斑半径为4mm时,作用于Al2O3薄膜的热弹塑性转变状态及熔化状态进行有限元仿真分析。明确在光学薄膜材料进入塑性状态时,开始产生损伤;在温度到达熔点时,进入完全毁伤状态。通过计算,Al2O3薄膜在0.065ms进入塑性转变,此时,辐照中心最高温度为381.61K。在一个脉冲完成时,没有达到完全毁伤,辐照中心最高温度为1283.02K。4)整合激光及材料损伤数据,考虑激光在空气中的衰减,得出温度在396K～2045K时,Al2O3薄膜损伤状态处于一般损伤状态;温度大于或等于2045K时,Al2O3薄膜处于完全毁伤状态。对激光参数改变时,Al2O3薄膜的损伤情况进行验证。通过综合分析,单脉冲作用下,在激光能量小于2.5J时,无损伤状态出现;激光能量小于33.08J时,无完全毁伤状态存在。本文的研究实现了光学薄膜在激光辐照下破坏效应的准确评估,同时为激光精确打击目标,优化镀膜工艺,制备具有强抗激光性薄膜,延长光学系统的使用,提供了重要的参考。