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金属材料在重复频率脉冲激光照射下的热效应模拟分析

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简介：
本研究通过数值模拟方法探讨了金属材料在不同参数重复频率脉冲激光照射下产生的热效应，为先进制造技术中的激光加工提供理论指导。 在不同占空比的重复频率脉冲激光照射下，对金属材料前后表面的温升特性和烧蚀深度的变化规律进行了数值模拟，并分析了材料厚度及物性的影响。结果显示，材料前表面的温度变化曲线呈现锯齿状；当激光占空比较小或材料较薄时，后表面温度升高明显且烧蚀程度更深；与连续激光相比，重复频率脉冲激光更有利于金属材料的加热和烧蚀过程。

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  • 金属材料在重复频率脉冲激光照射下的热效应模拟分析
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    本研究通过数值模拟方法探讨了金属材料在不同参数重复频率脉冲激光照射下产生的热效应，为先进制造技术中的激光加工提供理论指导。 在不同占空比的重复频率脉冲激光照射下，对金属材料前后表面的温升特性和烧蚀深度的变化规律进行了数值模拟，并分析了材料厚度及物性的影响。结果显示，材料前表面的温度变化曲线呈现锯齿状；当激光占空比较小或材料较薄时，后表面温度升高明显且烧蚀程度更深；与连续激光相比，重复频率脉冲激光更有利于金属材料的加热和烧蚀过程。
     
  • 金属薄膜材料在超短脉冲激光烧蚀中的热效应分析
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    本研究聚焦于超短脉冲激光对金属薄膜材料烧蚀过程中的热效应，通过理论建模与实验分析，探讨不同参数条件下的烧蚀机理和热响应特性。 基于双曲双温两步热传导模型，并采用具有人工粘性和自适应步长的有限差分算法，对超短脉冲激光辐照金膜时的温度场进行了数值模拟计算。研究了不同能量密度及脉宽条件下金膜表面温度分布情况；分析了电子-晶格耦合系数对薄膜体内温度变化规律以及达到热平衡所需时间的影响。结果表明：激光脉冲的能量密度和宽度显著影响着电子温度峰值；而电子与晶格的耦合强度则决定了二者温升速率及相互作用的时间长度；在接近表面区域，电子温度及其梯度迅速增大至最大值，相应的高能电子崩力是导致金属薄膜早期力学损伤的主要原因。
     
  • Comsol激光双温模型在金属和半导体中的应用——脉冲激光移动烧蚀材料仿真及固体传热分析
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    本文探讨了COMSOL多物理场软件中激光双温模型的应用，着重于金属与半导体材料在脉冲激光加工过程中的移动烧蚀仿真以及相应的固体内热传导特性分析。通过精确模拟激光与物质交互作用的过程，该研究为优化制造工艺提供了理论依据和技术支持。 COMSOL激光双温模型应用于金属与半导体材料的脉冲激光移动烧蚀仿真。 1. 通过模拟脉冲激光对材料进行移动烧蚀。 2. 使用COMSOL软件中的固体传热物理场，实现多物理场耦合仿真。 3. 对皮秒激光烧蚀后的材料进行后处理分析，包括温度分布、温度随时间变化曲线以及整个加工过程的动画展示。
     
  • 基于虚拟像的高重复频率脉冲光纤激光器
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    本研究聚焦于开发一种创新型高重复频率脉冲光纤激光器，通过引入虚拟像技术优化激光性能，以实现高效稳定的激光输出。 高重复率（HRR）的脉冲光纤激光器在多个领域引起了广泛关注。为了有效实现光纤激光器中的高重复率脉冲，耗散四波混频锁模是一种有前途的方法。在这项工作中，我们展示了一种基于虚拟影像相位阵列（VIPA）的高重复率脉冲光纤激光器，VIPA在此作为梳状滤波器使用。由于VIPA具有高光谱分辨率和低偏振敏感度的特点，可以获取高质量且稳定的30 GHz脉冲。
     
  • 金箔在飞秒激光照射下的分子动力学模拟
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    本研究通过飞秒激光技术对金箔进行分子动力学模拟，探索极端条件下金属材料的动力学行为和物理特性变化。 采用耦合双温度模型的分子动力学方法对飞秒激光照射金箔的传热过程进行了模拟研究，并利用序参数法区分了固相原子与液相原子，获取了固液界面的位置及随时间变化的温度规律。在此基础上探讨了不同激光能流密度下熔化过程的影响。结果表明，在吸收和传递激光能量的过程中，金原子逐渐从面心立方排列变为无序松散状态，同时固液界面逐步向金箔底部移动，导致金箔体积增大。当激光能流密度较低时，金箔未完全熔化且熔化的开始时间较晚；反之，随着激光能流密度的增加，金箔会更快地发生熔化现象，并具有更大的熔化深度和更高的固液界面温度。
     
  • 有限元法在脉冲激光加热中的应用分析
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    本研究探讨了有限元法在模拟脉冲激光加热过程中的应用，通过数值方法精确分析材料热响应特性，为工业加工提供理论支持。 基于ANSYS有限元分析的脉冲激光加热建模与仿真命令流的研究涉及了详细的步骤和参数设置，通过该过程可以有效地模拟不同条件下的热效应及其对材料性能的影响。此研究利用了ANSYS软件的强大功能来探索脉冲激光技术在工业制造中的应用潜力，并为相关领域的工程师提供了宝贵的参考信息和技术支持。
     
  • 基于COMSOL的高重复频率激光加工熔石英等材料的热力学分析
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    本研究利用COMSOL多物理场仿真软件，深入探讨了高重频激光作用下熔石英等材料的热效应与损伤机理，为精密制造工艺提供理论指导。 使用COMSOL软件对高重复频率激光加工熔石英等材料进行热力学分析，包括温度场分布、应力场分布以及热膨胀位移分布的仿真研究。该方法适用于科学研究及公司研发等领域的人群。
     
  • 脉冲激光切割Al2O3陶瓷板的热应力效应
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    本研究探讨了使用脉冲激光技术对Al2O3陶瓷板材进行切割时产生的热应力影响。通过实验分析和数值模拟，评估不同参数条件下热应力分布及其对材料微观结构的影响，为精密加工提供优化方案。 运用热应力切割脆性材料的可控断裂激光切割技术，在切割过程中通过激光能量诱发拉应力使材料沿光束移动方向分离以完成切割。这一过程类似于裂纹扩展，并且是可控制的。基于固体热传导理论，利用有限元方法建立了三维热弹计算模型。通过对脉冲激光扫描切割Al2O3陶瓷板时温度场和应力场变化进行模拟分析，获得了在切割过程中温度场与热应力场的分布及其随时间的变化规律。此外，研究了激光照射期间，在陶瓷板材厚度方向上压应力转变为拉应力的情况，并根据可控断裂原理解释了脉冲激光扫描导致裂纹沿指定路径扩展的原因。
     
  • 金属层压板在复合材料中的建模分析
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  • 金属表面激光烧蚀后发射光谱的分析
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