飞秒激光加工过程数值模拟.
激光制造中光束熔化过程的数值模拟
激光制造中光束熔化过程的数值模拟激光制造中的光束熔化过程是现代制造业中一项重要的技术，它能够将高密度的能量精确定向到材料表面，使其在瞬间熔化并凝固成为所需要的形态。
在激光制造工艺中，光束熔化过程的数值模拟是至关重要的，它可以对加工过程中的温度、速度、形态等参数进行预测和分析，从而帮助制造工程师优化加工参数，提高制造效率和品质。
一、激光制造中的光束熔化过程激光制造是一种高精度、高效率的制造技术，它使用激光束将能量定向到材料表面，使其熔化或蒸发，并以特定的形态凝固成为所需的工件。
光束熔化是激光制造中最常用的加工方法之一，它通过光束对工件表面进行扫描，使材料表面经过高密度的能量瞬间熔化，形成液态态的金属或塑料，随后再利用冷却过程使其凝固形成所需要的形态。
二、光束熔化过程的数值模拟光束熔化过程的数值模拟是激光制造过程中的重要环节，它可以对加工过程中的温度、速度、形态等参数进行预测和分析，从而帮助制造工程师优化加工参数，提高制造效率和品质。
数值模拟方法可以基于几种光束熔化的物理过程，如热输运、相变、流体力学等，使用数学模型对加工过程进行建模和仿真。
通常，数值模拟方法可以在计算机上执行，可将实验成本降至最低，同时大大减少加工发生错误的风险。
在模拟过程中，工程师通常使用有限元或有限体积法对材料、能量传输、相变、流体力学等问题进行建模和求解。
这种方法是编程复杂，需要相应的数学和物理知识。
三、数值模拟在激光制造中的应用实例数值模拟的应用使工程师能够更快地理解激光制造的物理特性，并使他们能够针对特定应用场合制定最佳加工方案。
以下是数值模拟在激光制造中的一些典型应用场景：1.优化激光加工参数数值模拟可以为激光加工过程提供深入的了解，从而发现材料的变化、熔池的形成和热应力等问题。
这些都有助于工程师进行参数优化，以实现更高的精度、更高的效率和更高的质量。
2.预测材料变化和形变数值模拟也可以帮助工程师预测熔化和固化过程中材料变形和形状变化。
脉宽对飞秒激光辐照产生温度场的数值模拟
基 于双 温耦合 理论 ， 用有 限元方 法 ， 虑 激光 的空 间和 时间分 布 ， 采 考 数值 模 拟 高斯分 布 的 飞秒 激 光
辐 照金 属表 面产 生的温 度场 ． 出 了双 温方程 及数 值 模 型 ， 到金 属 材 料 中 电子 和 晶格 的温 度 场． 给 得
结果表 明飞秒 激光 的脉 冲 宽度 不仅 影响 某一 点 处 电子和 晶格 温 度 的上 升 速度 和 最 大值 ， 而且 影 响 着温度 场的 空间分 布 ； 当脉 冲宽度远 小于皮 秒量级 时 ， 电子和 晶格 的 温度达 到平衡 所 需 时间主要 取
决 于 电子与 晶格 的耦 合 作用 ； 当脉 冲 宽度 接 近 皮 秒 量级 时 ， 而 平衡 时 间主要 取 决 于激 光 的脉 冲 宽
度． 结论 为飞 秒激 光辐 照金属 激励 产 生应 力场、 声波 声场 等的进 一 步研 究提 供 了理 论基础 ． 该 超
关键 词 ：温度 场 ；飞秒脉 冲 激光 ； 温模 型 ；有 限元方 法 ；平衡 时 间 双 中 图分类号 ： Ｎ ４ Ｔ２１ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： ６ ｌ ７ ７ （０ １ ０ ０ ９ ０ １７ 一 ７ ５ ２ １ ） ２— １ ９— ６
，
ｓ ａｉｌａ ｄ ｔ ｍｐ ｒ ｌｓ ａ ｅ ｏ ｈ ａ ｅ ｕ ｓ ｐ ｔａ ｎ ｅ ｏ ａ ｈ ｐ ｆｔ ｅ ｌｓ ｒｐ ｌｅ，ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｅ ｆ ｌ ｆｔ ｅ ｍｅａ ｈ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉ ｆｔ ｅ ｅａｕｒ ｅ ｄ ｏ ｈ ｔｌ ｏ ｈ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｔ ｄ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅｏ ａ ｅ ｕ ｓ ｄ ｈ ｏ ｈ ｌｃ ｒｎ ａ ｄ ｌｔｉｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅｄ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓｕ ｙ ｔｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｆ１ｓ ｒｐ ｌｅ ｗｉ ｔ ｎ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｎ ａ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｆ ｌ ｓ ｌ ｅ ｉ
不同频率飞秒激光脉冲序列加工炸药过程安全性的数值计算
不同频率飞秒激光脉冲序列加工炸药过程安全性的数值计算伍俊英，刘嘉锡，杨利军，李姚江，吴姣姣，陈朗（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081）摘要：为了研究飞秒激光加工炸药技术的安全性，建立了飞秒激光脉冲序列加工炸药的计算模型，考虑了炸药在受热条件下的自热反应。
采用数值计算的方法对飞秒激光脉冲序列烧蚀炸药（TNT ，TATB 和HMX ）的过程进行了计算，分析了飞秒激光脉冲序列加工炸药过程的安全性。
计算结果表明，飞秒激光脉冲序列频率、炸药自热反应放热量和热扩散系数会显著影响加工过程的安全性。
在这三种炸药中，HMX 自热反应的放热量最大，热扩散系数最小，因此热累积效应最明显，在三种不同频率（1×103Hz ，1×105Hz 和2×105Hz ）的飞秒激光脉冲序列作用下均发生了点火；相反，TATB 的热累积效应最弱，在三种不同频率的飞秒激光脉冲序列作用下均未发生点火；TNT 的热累积效应介于HMX 和TATB 之间，因此只在频率较高的飞秒激光脉冲序列作用下才发生点火。
在实际加工过程中，特别是对自热反应放热量较大和热扩散系数较小的炸药，为保证加工过程的安全性，应尽量选用频率较低的飞秒激光脉冲序列对其进行加工。
关键词：飞秒激光；脉冲序列；激光加工；炸药；数值计算中图分类号：TJ55文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20201831引言具有高精度结构的炸药部件对提升武器的毁伤性能十分重要。
由于炸药自身具有一定的危险性，所以对炸药进行高安全、高精度的切削加工一直是一个技术难题。
飞秒激光加工炸药技术是利用高功率的飞秒激光，把其聚焦区内的炸药瞬间变成高温高压等离子体来实现对炸药的烧蚀去除。
在飞秒激光加工物质的过程中，加工物质形成等离子体的时间尺度远小于飞秒激光能量传递到被加工区域周围的时间尺度，因此被加工区域周围的物质不易受到热传导的作用，这使得飞秒激光与物质作用的过程不同于长脉冲激光（皮秒、纳秒和毫秒激光），从而从根本上消除了长脉冲激光加工过程中存在的热影响和热损伤现象，实现了对材料的“冷加工”［1-3］。
飞秒激光成丝的matlab
飞秒激光成丝的matlab【最新版】目录1.飞秒激光成丝原理2.MATLAB 在飞秒激光成丝中的应用3.飞秒激光成丝的 MATLAB 模拟过程4.飞秒激光成丝技术的发展前景正文飞秒激光成丝是一种利用飞秒激光束对物质进行高精度切割的技术。
飞秒激光的脉冲宽度极短，仅为 10^-15 秒，能够在物质表面产生极高的能量密度，使物质迅速气化或熔化。
在飞秒激光成丝过程中，激光束通过特定的光学系统聚焦，形成一个高强度的光斑，光斑在物质表面扫描，将物质切割成细丝状。
MATLAB 是一种广泛应用于科学计算和工程设计的软件，能够进行数据分析、可视化、算法开发等多种任务。
在飞秒激光成丝技术中，MATLAB 同样发挥着重要作用。
首先，利用 MATLAB 可以对飞秒激光成丝的原理进行仿真模拟，研究不同参数对成丝过程的影响，从而优化成丝效果。
其次，MATLAB 可以对飞秒激光成丝过程中的光斑形状、大小、扫描速度等参数进行精确控制，保证成丝质量。
此外，MATLAB 还可以对飞秒激光成丝的实验数据进行处理和分析，为技术研发和工程应用提供有力支持。
飞秒激光成丝技术在近年来得到了迅速发展，广泛应用于微电子、光电子、生物医学等领域。
随着飞秒激光技术和 MATLAB 软件的不断更新和完善，飞秒激光成丝技术将会在更多领域发挥更大的作用。
例如，在微电子制造领域，飞秒激光成丝技术可以实现微米甚至纳米级别的精细切割，为芯片制造提供新途径；在生物医学领域，飞秒激光成丝技术可以用于制备生物组织切片，为疾病诊断和治疗提供更为精确的依据。
总之，飞秒激光成丝技术在各领域的广泛应用以及 MATLAB 软件对其的强大支持，使得飞秒激光成丝技术在未来发展前景广阔。
飞秒激光加工(毕业论文)
ISHANDONG ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书飞秒激光深孔加工理论与系统设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：王继刚学号： 1111011178指导教师：张彦斐2015年 6 月摘要飞秒激光加工以其独特的加工优势越来越受到人们的注意，近年来飞秒激光加工技术迅猛发展。
本设计对飞秒激光深孔加工的理论和飞秒激光深孔加工系统进行了研究，主要研究内容如下：一、从飞秒激光加工原理角度出发，研究了飞秒激光加工的一般原理及其加工的优点。
首先，对飞秒激光加工的理论基础和理论模型进行了研究，理论模型采用双温方程，对其进行了研究；其次，重点研究了飞秒激光加工的一般原理；最后，总结出了飞秒激光加工深孔的优势。
二、采用有限元法对一维双温方程进行合理约化。
现行比较盛行的对双温方程的简化几乎都是采用有限差分法，其理论基本已经相当成熟，考虑到现代计算机技术的飞速发展，本论文提出采用有限元法对双温方程进行合理约化，并采用matlab进行数值模拟。
三、本设计在认真研究飞秒激光深孔加工理论的基础上，设计出了一种应用于飞秒激光深孔加工的加工平台。
该平台与现行的加工平台有所不同，可以实现X、Y、Z三个方向的大行程移动和X、Y方向的微小移动，并将二自由度微定位平台应用于其中。
关键词：飞秒激光，深孔加工，加工平台，系统设计IIAbstractFemtosecond laser machining is becoming very popular because of its unique advantages in recent years，femtosecond laser processing technology developed rapidly.This design has studiedfemtosecond laser deep hole machining theory and femtosecond laser deep hole processing system ,The main contention this dissertation are classified as follows.1. From the Angle of the femtosecond laser machining principle, the general principles of femtosecond laser machining and its processing advantages is studied.Firstly,On the basic theory of femtosecond laser machining and theoretical models are studied,the theoretical model is the double -temperature equation.Secondly,the general principles of femtosecond laser machining is mainly stly,summarized the advantage of femtosecond laser deep-hole processing.2. Using finite element methodtosimplify the one-dimensional double-temperature equation in a reasonable manner.The current relatively popular simplifying double-temperatureequation are almost using the finite difference method,and its basic theory has been quite mature.Considering the rapid development of modern computer technology,this paper presents the finite element method about the double- temperature equation in a reasonable mannerand numerical simulation with matlab.3.This design in earnest study of femtosecond laser theory on the basis of the deep hole processing, devised a application form of a second laser deep-hole processing platform. The platform are different from the existing processing platform, it can realize the X, Y, Z three directions of big trip and X, Y direction of the tiny movement, and it is applied to two degree of freedom micropositioning platform.Key words: Femtosecond laser; Thedeep-hole processing ; Processing platform; System designIII目录摘要 (I)ABSTRACT................................................................................................................ I II 目录 . (IV)第一章绪论 .............................................................................................................. - 1 -1.1课题的研究背景及其目的意义 (1)1.2现代深孔加工的方法 (2)1.2.1 现代深孔钻削技术................................................................................ - 2 -1.2.2 深孔的特种加工技术............................................................................ - 3 -1.2.3 SIED技术............................................................................................... - 4 -1.3飞秒激光打孔的优点 (5)1.4飞秒激光打孔技术在国内外的研究现状 (5)1.4.1 飞秒激光加工技术的发展.................................................................... - 5 -1.4.2 飞秒激光孔加工技术的研究现状........................................................ - 7 -1.5飞秒激光加工系统概况 (8)1.6本课题的研究内容 (10)第二章飞秒激光加工的理论基础与理论模型 .................................................... - 11 -2.1飞秒激光加工的理论基础 (11)2.1.1 飞秒激光加工金属的一般机理.......................................................... - 11 -2.1.2 飞秒激光加工的主要理论.................................................................. - 12 -2.2飞秒激光加工的理论模型 (13)2.3本章小结 (14)第三章飞秒激光与金属材料相互作用时有限元数值模拟 ................................ - 15 -3.1模型的建立 (15)3.11适用于飞秒激光的双温方程 (15)3.1.2模拟参数 (15)IV3.1.3有限元法计算 (15)3.1.4计算结果与分析 (21)3.2本章小结 (23)第四章飞秒激光深孔加工研究 ............................................................................ - 24 -4.1飞秒激光深孔零件加工工艺特点及基准选择 (24)4.1.1 飞秒激光深孔零件的加工工艺特点.................................................. - 24 -4.1.1 飞秒激光深孔零件加工的基准选择.................................................. - 24 -4.2影响深孔圆度的参数 (24)4.3影响深孔深度的参数 (26)4.4本章小结 (26)第五章飞秒激光深孔加工系统设计 .................................................................... - 28 -5.1飞秒激光器 (28)5.2飞秒激光深孔加工系统的主要组成 (30)5.2.1 偏振片.................................................................................................. - 30 -5.2.2 波片...................................................................................................... - 31 -5.2.3 衰减片.................................................................................................. - 32 -5.2.4 物镜...................................................................................................... - 33 -5.2.5 CCD图像传感器 ................................................................................. - 33 -5.3飞秒激光深孔加工平台总体设计与工作原理 (34)5.3.1 飞秒激光深孔加工平台的总体设计.................................................. - 34 -5.3.2 飞秒激光深孔加工平台的工作原理.................................................. - 36 -5.4 DELTA机构设计 (36)5.4.1 动平台的结构设计.............................................................................. - 36 -5.4.2 上、下连杆的结构设计...................................................................... - 37 -5.4.2 带轮座的结构设计.............................................................................. - 39 -5.5二自由度微定位平台设计 (40)5.6本章小结 (42)第六章结论 ............................................................................................................ - 43 -V参考文献 ................................................................................................................ - 44 -致谢 ........................................................................................................................ - 46 -VI- 1 -第一章绪论1.1课题的研究背景及其目的意义深孔加工，特别是微小深孔的加工是现代机械加工领域研究的重要内容，不论从机械装备品的发展还是从深孔加工技术的现有水平来看，深孔加工技术都还处于新兴发展阶段。
飞秒激光冲击AZ31B镁合金过程的数值模拟
飞秒激光冲击AZ31B镁合金过程的数值模拟姚红兵;于文龙;杨昭;李强;高原;李亚茹;倪文强【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2015(0)4【摘要】采用有限元分析法对飞秒激光冲击AZ31B镁合金进行数值模拟,研究了激光冲击处理对镁合金变形过程的影响,分析了单脉冲激光冲击下材料内部的位移、动能、应力和应变的分布情况,得到了材料的瞬态速度和应变率变化过程.仿真结果表明,单脉冲飞秒激光冲击镁合金产生的塑性变形,可在材料表面形成微米级凹坑,中心点处最大位移为34μm,最大变形速度390m/s;在冲击初期,材料表面的应力和应变主要分布在冲击区域中心节点和边缘附近,并且得到镁合金的最大应力和最大应变率分别为955 MPa和1.8×106 s-1.研究结果能够为深入分析飞秒激光与镁合金作用时材料变形参量的变化规律提供数值理论依据.【总页数】6页(P35-40)【关键词】激光技术;飞秒激光;有限元分析;镁合金;特征量;板材成形【作者】姚红兵;于文龙;杨昭;李强;高原;李亚茹;倪文强【作者单位】江苏大学机械工程学院;连云港师范高等专科学校物理电子系【正文语种】中文【中图分类】TN24【相关文献】1.AZ31B镁合金激光喷丸强化后疲劳裂纹扩展的数值模拟研究 [J], 赵建飞;周建忠;黄舒;蒋素琴;樊玉杰2.摘要建立了激光打孔过程的固／液／气三相三维数值计算模型，采用水平集（1evel[．set）方法处理能量输入边界并追踪气液（L／V）界面发展，从而对激光打孔过程中的孔壁变化进行描述．模型综合考虑了材料气化、熔融液体溅射两种效应，涉及熔化潜热、气化潜热吸收及辐射散热损失等因素．基于有限体积法，编制计算程序，对激光打孔过程中的温度场、孔型演化过程进行了数值模拟，探讨了不同激光参数对打孔过程的影响．该模型对认识和研究激光打孔行为具有参考价值，也可以扩展至其他高能束流在材料表面的打孔描述． [J], 葛志福;虞钢;何秀丽;卢国权;李少霞3.飞秒激光作用下硅载流子浓度的超快变化过程数值模拟 [J], 江继军;罗福;刘文兵;陈建国4.飞秒激光作用镍钛合金数值模拟 [J], 刘泽林; 孙会来5.飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟 [J], 伍俊英;张晓舟;刘嘉锡;杨利军;李姚江;陈朗因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
飞秒激光成丝的matlab
飞秒激光成丝的matlab
摘要：
1.飞秒激光成丝简介
2.飞秒激光成丝的matlab仿真
3.matlab仿真结果及分析
4.总结与展望
正文：
1.飞秒激光成丝简介
飞秒激光成丝是一种在极短时间内在材料表面产生高密度等离子体通道的方法。
这种方法在材料加工、生物医学、环境保护等领域具有广泛的应用。
飞秒激光成丝的关键参数包括激光脉冲宽度、激光能量、材料特性等。
2.飞秒激光成丝的matlab仿真
为了更好地理解和优化飞秒激光成丝过程，可以通过matlab进行仿真。
仿真主要包括以下步骤：
(1) 建立飞秒激光成丝的物理模型，包括激光脉冲、材料特性、等离子体通道等。
(2) 使用matlab的Optical Toolbox和Plasma Toolbox进行仿真，设置相关参数，如激光脉冲宽度、激光能量、材料类型等。
(3) 分析仿真结果，包括等离子体通道的形成时间、长度、宽度等参数。
3.matlab仿真结果及分析
通过matlab仿真，我们可以得到飞秒激光成丝过程中的关键参数，从而
为实验提供理论指导。
例如，仿真结果表明，在特定条件下，激光脉冲宽度对成丝过程有重要影响，较窄的脉冲宽度有利于形成较长的等离子体通道。
此外，材料特性也是影响成丝效果的重要因素，不同材料在飞秒激光作用下的成丝特性有较大差异。
4.总结与展望
飞秒激光成丝技术在多个领域具有广泛的应用前景。
通过matlab仿真，我们可以更好地理解飞秒激光成丝过程的物理机制，从而优化实验条件，提高成丝效果。
飞秒激光加工的实验与仿真研究
飞秒激光加工的实验与仿真研究近年来，飞秒激光技术在材料加工领域得到了广泛的应用，成为了高精度、高效率的加工方法。
本文就飞秒激光加工的实验与仿真研究进行了探讨。
一、飞秒激光加工实验飞秒激光加工是一种利用超短激光来进行材料加工的方法。
其特点是能量密度高、功率大、作用时间极短。
这些特性使得飞秒激光加工可以在不影响材料性质的前提下，实现高精度和高效率的加工。
下面我们就来具体介绍一下这种加工方法的实验过程。
首先，我们需要准备一台飞秒激光加工设备。
一般来说，这种设备由激光发生器、透镜、光学扫描系统、控制系统等部分组成。
其中，激光发生器产生的激光具有超短的脉冲时间，一般在几飞秒到几百飞秒之间。
透镜的作用是使激光能够单点聚焦在材料的表面上。
光学扫描系统则用于控制激光刻画出的图形。
接下来，我们需要准备样品进行实验。
选择不同的材料样品，测试其在不同条件下所能承受的激光功率，以及加工后的表面形貌等参数。
这需要通过一系列实验来进行评估。
在实验中，我们需要进行一些重要的参数测试，例如激光能量、扫描速度、扫描线密度等。
这些参数对于最终的加工效果有着重要的影响。
同时，在实验过程中，我们还需要关注激光加工对样品的热效应，避免过高的激光功率造成样品烧损或其它不良影响。
二、飞秒激光加工仿真研究除了实验研究之外，仿真研究也是飞秒激光加工技术发展中至关重要的一部分。
仿真研究可以帮助我们更好地理解飞秒激光加工的物理过程，有利于我们设计出更加高效的加工方案。
在仿真研究中，我们运用有限元分析方法进行研究。
通过建立各种材料的数学模型，研究激光加工时的温度场、应力场及材料物理特性等参数，以及这些参数与激光加工的关系。
通过仿真研究，我们可以更加细致地了解激光在材料表面产生的过程，比如激光的穿透深度、蒸发速率等参数变化。
这些参数对于飞秒激光加工的效果有着至关重要的影响。
同时，在仿真研究中，我们还可以预测加工效果，并在实验中进行验证。
最后的总结总之，飞秒激光加工作为一种新兴的材料加工方法，具有独特的优势。
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吸收深度内能量随距材料表面的厚度呈指数衰减,沉积在每层 原子上的能量平均分配到该层的每个原子上,将每个原子所吸收 的激光能量全部转换为原子的动能。原子间相互作用为嵌入式， 具体形式如下：
原子的初始速度在所研究的温度范围度的控制是采用langevin运动 方程
二、飞秒激光加工金属表面
在材料制备方面，飞秒激光应用于脉冲激沉积领域，可以 进行新材料薄膜制备2004年，A．S．Loir等人在认识到由 飞秒激光烧蚀沉积四面体菱形碳薄膜的特性后，研究了将 其应用在髋关节上，并发现此薄膜的特性能很好的满足生 物医学的要求。最新的一些研究表明，飞秒激光沉积用于 制备生物材料或者生物兼容材料具有独特的优势。
4模拟结果讨论 从数值模拟的结果可以看出,飞秒激光辐照后,金属表面迅速熔化,部分 材料发生喷溅,熔化材料重新冷凝形成一层多孔介质,但其深度很浅,仅 为2nm左右。图8中为功率密度为1.76×1013W/cm2的飞秒激光辐照 铝材料后的表面形貌。从图8(d)光班中心区的形貌中看到材料沿晶界 熔化后,裸露的晶粒逐渐球化。而从数值计算的材料表面的烧蚀状态形 态看到材料表面烧蚀熔化后重新冷凝,形成一层很薄的多孔介质,表面 也出现重新冷凝的颗粒,这与金相形貌的观察结果是定性吻合的。
3 数值模拟结果 1）在激光作用结束4.7ps后,材料表面的晶格结构已经破坏,并且呈熔融态 (指原子处于熔化状态,即不再保持长程有序的状态),部分原子向外飞出,材 料表面已经发生严重烧蚀,材料烧蚀区域呈海绵状,形成孔洞。此时的熔化 深度为8.9nm。 2） 铝材料在20ps时,材料的表面烧蚀部分已经重新凝结,部分结晶(熔化的 原子冷却后重新组成晶格结构),熔化深度减少1.5nm左右,而在材料中形成 了一层玻璃态(熔化的原子冷却后已不具备熔化前的规则晶格结构,原子不 做长程运动,而是在所在位置附近振动)和一层多孔层。
飞秒激光加工过程数值模拟
主讲人：董亚慧
一、飞秒激光简介
激光曾被视为神秘之光，现被人类广泛使用。近年来，科学家 研究发现了一种更为奇特的激光-飞秒激光，飞秒也叫毫微微秒， 简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位，飞秒激光是人类目 前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。 1、飞秒激光是我们人类目前在实验条件下能够获得的最短脉 冲，它的精确度是± 5 微米; 2、飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿 瓦，比全世界的发电总功率还要多出上百倍; 3、物质在飞秒激光的作用下会产生非常奇特的现象，气态的 物质、液态的物质、固态的物质瞬间都会变成等离子体; 4、飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头 发的直径还要小的多的超细微空间区域; 5、用飞秒激光进行手术，没有热效应和冲击波，在整个光程 中都不会有组织损伤。
谢谢观赏，请多指教！
三、加工过程数值模拟
1、飞秒激光辐照金属材料的过程是一个十分复杂的物理过程,要涉及到 等离子体、材料熔化和喷溅、热波的产生和发展过程等诸多方面。利 用传统的连续介质力学的方法对这一过程进行数值模拟会遇到一些目 前还难以解决的问题,包括高应变率下材料参数选取,状态方程的描述 等。另外,固液界面的产生及熔化材料的喷溅也超出了连续介质假设的 范畴。可以利用分子动力学方法对飞秒激光与铝材料的相互作用过程 进行数值模拟,对飞秒激光辐照后,激光能量沉积后引起的热效应对材 料表面的破坏机制以及材料的应力等进行了计算,采用分子动力学方法 对飞秒激光辐照金属材料过程进行数值模拟的探索工作。 2、物理模型的建立 选择激光光斑中心位置的铝靶材料为研究对象建立模型,受到计算时间 和条件的限制,铝材料计算模型选择12.15nm×12.15nm×81nm的长 方体,共包括774000个铝原子,如图1所示。在x,y方向上取周期性边界 条件,激光加载方向沿z轴方向,激光作用面为自由边界条件,而模型z轴 的另一端面为固定边界条件,将模型下面两层原子固定,以模拟晶体内 部结构。