毫秒脈沖激光燒蝕下金屬靶材溫度場與熱應力分析.pdf

1、20世紀末期，人類生活的各個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材料進行表面處理。材料與激光的相互作用是一個極端非平衡的過程；各項實驗參數比如溫度、光壓、熱應力，熱應變等在瞬間內會發(fā)生急劇的變化，現行的實驗室中的設備及測量手段無法對這一過程的每個瞬時進行測量。因此，對于激光輻照金屬靶材溫度與熱應力的計算，及這一過程的理論研究和數值仿真成為了大家進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，本課題組將反應產物進行分離提純進而獲得納米材料。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二維的熱傳導問題。溫

3、度變化必定會改變材料的力學性能；形變速率較大之時，應力、應變與溫度的相互作用方式也會非常復雜。本文根據熱彈性理論分析了溫度升高所引起的熱應力。本文第四章中利用MATLAB軟件，對輻射.對流耦合邊界條件下毫秒激光燒蝕金屬靶材的溫度場進行了數值計算，并利用伽遼金法和變分原理計算了溫升引起的熱應力。
　　 經計算，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間內溫度隨時間的變化過程，以