毫秒脈沖激光燒蝕下金屬靶材溫度場與熱應(yīng)力分析.pdf

1、20世紀(jì)末期，人類生活的各個(gè)方面也越來越多的涉及到了激光。利用激光可以制備出新的材料，特別是納米材料；另外利用激光可以對(duì)材料進(jìn)行表面處理。材料與激光的相互作用是一個(gè)極端非平衡的過程；各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)比如溫度、光壓、熱應(yīng)力，熱應(yīng)變等在瞬間內(nèi)會(huì)發(fā)生急劇的變化，現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備及測量手段無法對(duì)這一過程的每個(gè)瞬時(shí)進(jìn)行測量。因此，對(duì)于激光輻照金屬靶材溫度與熱應(yīng)力的計(jì)算，及這一過程的理論研究和數(shù)值仿真成為了大家進(jìn)一步了解該過程的重要手段與途徑。

2、r>　　 本文作者基于用毫秒級(jí)激光輻照金屬靶材來合成納米材料的全新工藝。將金屬鈦置于去離子水中，采用Nd：YAG脈沖激光器進(jìn)行轟擊，其功率密度為106W·cm-2，激光光斑直徑約0.03cm，金屬鈦靶材為直徑為0.1cm厚度為0.1cm的圓柱體。最后，本課題組將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純進(jìn)而獲得納米材料。在本文的模型條件下，由于鈦靶屬于各向同性的材料，可以認(rèn)為熱量沿不同角度傳播是相同的，因此，本文所研究的問題可以視為一個(gè)二維的熱傳導(dǎo)問題。溫

3、度變化必定會(huì)改變材料的力學(xué)性能；形變速率較大之時(shí)，應(yīng)力、應(yīng)變與溫度的相互作用方式也會(huì)非常復(fù)雜。本文根據(jù)熱彈性理論分析了溫度升高所引起的熱應(yīng)力。本文第四章中利用MATLAB軟件，對(duì)輻射.對(duì)流耦合邊界條件下毫秒激光燒蝕金屬靶材的溫度場進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并利用伽遼金法和變分原理計(jì)算了溫升引起的熱應(yīng)力。
　　 經(jīng)計(jì)算，本文可以得出金屬鈦靶材在較低功率密度毫秒脈沖激光(106W·cm-2)作用下溫度升高后一部分時(shí)間內(nèi)溫度隨時(shí)間的變化過程，以