基于有限元分析的激光与物质相互作用数值仿真方法研究
本文选题：能量分布 + 有限元方法 ； 参考：《长春理工大学》2017年硕士论文
【摘要】：激光与物质相互作用过程中光束质量对研究结果影响较大,但是由于复杂传播环境等原因,引起激光在传输过程中出现波前畸变的现象,导致实际到靶的激光能量分布发生显著变化。针对激光实际能量分布的数值仿真,本文基于有限元方法研究了将阵列式能量分布应用于数值仿真的方法,并以激光辐照氧化铝材料的数值仿真为例进行了对比分析。首先进行了激光辐照材料的热学分析,以热传递理论为基础,对激光阵列式能量分布数值仿真方法详细研究,并且建立了毫秒脉冲激光辐照氧化铝材料的数值仿真模型。最后,为实现该仿真方法,搭建了激光测量系统,研究了获取激光实际能量分布的相应方法,并进行了激光实际光斑能量分布的测量,依据激光阵列式能量分布仿真方法的有限元理论开发了相应软件。接着进行了均匀高斯分布型和实际不均匀分布型激光能量阵列辐照氧化铝的数值仿真,分别得到了在两种能量分布阵列情况下,不同时间的温度分布图像和数据,并对结果进行了比较分析。论文提出的数值仿真方法和研发的相应数值仿真软件,提高了激光与物质相互作用数值仿真方法的精确度,对研究激光辐照材料的热效应和提高科研效率有重要的指导意义。
[Abstract]:In the process of laser-matter interaction, the beam quality has a great influence on the research results, but because of the complex propagation environment, the phenomenon of wavefront distortion occurs in the process of laser propagation. As a result, the laser energy distribution to the target changes significantly. Aiming at the numerical simulation of laser energy distribution, the method of applying array energy distribution to numerical simulation based on finite element method is studied, and the numerical simulation of aluminum oxide irradiated by laser is compared and analyzed. Firstly, the thermal analysis of laser irradiated material is carried out. Based on the theory of heat transfer, the numerical simulation method of laser array energy distribution is studied in detail, and the numerical simulation model of millisecond pulsed laser irradiation on alumina material is established. Finally, in order to realize the simulation method, a laser measurement system is set up, and the corresponding method to obtain the laser energy distribution is studied, and the energy distribution of the laser spot is measured. According to the finite element theory of laser array energy distribution simulation method, the corresponding software is developed. Then, the numerical simulation of alumina irradiated by uniform Gao Si distribution laser energy array and real non-uniform laser energy array is carried out. The temperature distribution images and data at different time are obtained in the case of two kinds of energy distribution arrays, respectively. The results are compared and analyzed. The numerical simulation method proposed in this paper and the corresponding numerical simulation software developed in this paper improve the accuracy of the numerical simulation method of laser-matter interaction. It is of great significance to study the thermal effect of laser irradiated materials and improve the efficiency of scientific research.
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN249
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 卢进军;孙帅;;激光光斑能量分布的MATLAB处理方法[J];科技创新导报;2010年29期
2 段锦;吴君;端木繁一;景文博;;激光能量密度分布的测量方法[J];吉林大学学报(理学版);2009年02期
3 李欣荣;周天文;孙琦;;长脉冲高能激光对金属靶材烧蚀实验研究[J];应用光学;2009年01期
4 丁玮环;张梁;沈中华;陆建;倪晓武;;长脉冲高能激光与半导体材料的热作用分析[J];红外与激光工程;2007年S1期
5 贾巧英,李海元,刘瑞军,唐永兴,姜中宏;Modified porous silica antireflective coatings with laser damage resistance for Ti:sapphire[J];Chinese Optics Letters;2005年04期
6 方海涛,黄德双;激光光斑能量分布的三维伪彩色可视化方法[J];光电工程;2004年10期
7 高卫,王云萍,李斌;强激光光束质量评价和测量方法研究[J];红外与激光工程;2003年01期
8 郑瑞伦,陈洪,刘俊;矩形激光脉冲辐照下金属板材料温度分布研究[J];物理学报;2002年03期
9 曹波,魏泳涛,于建华;瞬态热传导方程的时空有限元法[J];西南民族学院学报(自然科学版);2001年04期
10 王伟平,吕百达,罗时荣;激光束光强分布对材料激光加热的影响[J];强激光与粒子束;2001年03期
相关博士学位论文 前4条
1 王跃平;基于有限差分法的铸造热应力数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2013年
2 庄超;基于细分曲面造型的边界元法及后处理开发研究[D];湖南大学;2013年
3 娄淑梅;铝型材挤压有限体积法数值模拟技术研究与系统开发[D];山东大学;2007年
4 单菊林;自适应有限元网格生成算法研究与应用[D];大连理工大学;2007年
相关硕士学位论文 前10条
1 张金琪;铝合金表面激光加工热效应仿真与实验研究[D];山东大学;2015年
2 王家乐;基于光斑图像的激光能量密度分布测量技术[D];长春理工大学;2013年
3 张立;激光光斑测量系统[D];西安电子科技大学;2010年
4 刘全喜;强激光对材料热损伤的有限元法研究[D];四川大学;2007年
5 刘小平;激光光斑测量控制系统设计与开发[D];华中科技大学;2007年
6 刘玉周;无衍射光斑尺寸和能量分布的测量[D];华中科技大学;2007年
7 刘邦志;三维四面体网格优化及其程序实现[D];大连理工大学;2005年
8 陈陶;激光与物质热作用过程的数值模拟研究[D];南京理工大学;2004年
9 蔡云帆;可视化有限元分析软件的后处理模块[D];大连理工大学;2003年
10 刘永志;温度场的有限元数值模拟及其在塑件和模具冷却分析中的应用[D];郑州大学;2003年
，本文编号：2063112
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2063112.html
