激光激发金属材料中Lamb波的热弹性有限元模拟

金属材料中激光产生Lamb波的数值模拟(2005年)是一项深入探讨激光与材料相互作用的科学研究。当材料表面吸收激光能量时，它会产生瞬态温度场，这个温度变化会导致材料表面层的热膨胀，从而引发超声波的形成。研究者利用超声波在不同方向传播的特性，结合激光作用源的特征，构建了一种热弹性有限元模型。这种模型旨在模拟激光与材料之间的瞬态过程，具体涵盖了瞬态温度场和瞬态应力场的变化以及它们在材料内部的分布。 通过数值模拟，研究人员发现瞬态温度分布可以类比为一个体力源，其作用下，材料内部的应力分布具有特定的方向性。轴向应力主要导致纵波的产生，而径向应力则对应于横波的出现。这一发现对于理解薄金属材料在激光照射下的力学行为至关重要，特别是Lamb波的激发机制。Lamb波是一种在特定条件下（如在薄片或薄膜中）产生的表面和体波的组合，它在材料的非均匀介质中传播，常用于检测材料的缺陷和结构特性。 论文的研究成果不仅提供了对激光诱导声波行为的深入理解，也为相关的材料加工、检测技术提供了理论支持。例如，激光热处理过程中，对Lamb波的控制和利用可以帮助优化工艺参数，提高表面质量。此外，这项研究还可能推动新型传感器和无损检测技术的发展，因为Lamb波的特性使得它们在诸如微电子器件制造等领域有着潜在的应用前景。 该论文通过对金属材料中激光产生Lamb波的数值模拟，揭示了激光与材料交互作用的复杂物理过程，为金属加工和声学研究领域开辟了新的研究路径，并为进一步开发基于Lamb波的精密测量和控制技术奠定了基础。