组合脉冲激光致单晶硅热力作用的数值计算

发布时间：2017-12-17 23:22

本文关键词：组合脉冲激光致单晶硅热力作用的数值计算

【摘要】：在激光加工的过程中,为了提高提高单晶硅材料对激光能量的耦合效率,采用组合脉冲激光对单晶硅材料进行加工,得到了组合脉冲激光中延迟时间和二激光间能量配比变化对作用效果的影响。从热弹塑性理论出发,建立二维轴对称有限元模型,使用有限元软件COMSOL对激光与单晶硅相互作用过程进行数值模拟。通过计算得到了单独毫秒激光、纳秒双脉冲激光以及由它们形成的组合脉冲激光致单晶硅的温度场分布,进而计算得到了组合脉冲激光加载过程中的热应力场分布及其变化结果。从延迟时间和能量配比两方面对组合脉冲激光致单晶硅材料的损伤效果进行数值模拟,进而研究了二激光的能量变化对最佳延迟时间的影响。结果表明:在一定条件下,延迟时间能明显影响组合激光的作用效果,且得到了最佳延迟时间;组合脉冲激光中毫秒激光或纳秒激光能量的变化都会导致最佳延迟时间改变;毫秒激光能量占比越低,其与纳秒激光组合后的作用效果的优势就越明显,随着毫秒激光能量占比的提高,组合激光和单毫秒激光的作用效果趋于相同;在一定范围内,提高纳秒激光能量,有助于增强组合脉冲激光的作用效果。本文的研究结果可供组合激光对单晶硅材料作用过程的热学和力学效应研究参考。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN249;TN304.12

【参考文献】

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