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現在越來越多的同學在用COMSOL做激光加工的模擬仿真，比如：激光打孔，激光切割，激光清洗，激光熔覆等等。連續激光很多同學都會設置，但是很多的模型都需要脈沖激光來加工材料，在設置脈沖激光的時候很多同學犯了難，不知如何下手。這里我用的是一個脈沖12ms，重復頻率50Hz的脈沖激光。

<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;激光加熱及激光焊接非常常見，，如何仿真激光焊接過程的熔深及路徑上的熱應變呢？本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經過兩塊金屬體接縫處的場景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動的高斯熱源加熱的場景。

<h1><strong>基于comsol的脈沖激光光熱力分析</strong></h1><div contenteditable="false" width="100%"> <figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/018b9a1c24074906a4e4e63b1e0694fa.gif

他們使用非常短的紅外激光脈沖來消除這些缺陷，留下一個光滑的表面。 借助 COMSOL Multiphysics，該團隊能夠了解各種參數下的能量耦合和熱量流動，例如對于激光脈沖的持續時間（微秒與幾分鐘相比），他們的模擬結果與實驗觀察結果一致。模擬結果還幫助研究團隊了解了激光照射區域的材料和溫度行為。

使用聚焦激光快速加熱材料常被用于各種應用中，包括在半導體加工行業。這篇文章，我們將研究具有周期性脈沖強度的高斯輪廓激光束，用于加熱沉積在硅襯底上的兩種不同的半透明材料。為了建立這個模型，我們將使用溫度場和比爾-朗伯定律求解一個多物理場建模問題。然后，我們將進一步探討這個模型，看看如何設置它。

該模型模擬激光加熱過程所涉及的溫度變化及應力變化，數據都可以查看。

</span></p><p><span style="font-family:'宋體';font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">在飛秒激光-物質相互作用中，脈沖持續時間小于溫度達到平衡所需的時間。因此采用經典熱傳導模型不能準確描述激光持續期間的作用過程。事實上，如圖1所示，其加熱過程可以分為兩階段。第一階段對應于電子對電子的散射時間，量級為幾十飛秒。

通過簡單的加熱或陽光照射，這已經成為可能。例如，衛星上的光譜儀可以記錄來自地球表面的散射光的光譜，以區分巖石、植物、湖面等。在天文學中，人們分析來自遙遠恒星和星系的光譜，其中包含溫度、化學成分、運動速度等信息。在實驗室中，人們經常使用氣體放電來激發原子或分子，使它們輻射光。許多先進的光譜方法使用激光源照射樣品。吸收的光不僅會導致加熱，還會激發原子或分子，然后發出熒光。

根據入射到物體表面激光能量的不同，激光脈沖在物體表面產生的這種熱效應可分為熱彈效應和熱蝕效應兩種。在較低的吸收率下，表面吸收的熱量不超過其融化溫度，產生的是短時膨脹過程，與該膨脹相關的應力波絕大部分在彈性范圍內，該方式稱為<strong>熱彈效應</strong>。

在 COMSOL 案例庫中的 硅晶片激光加熱 教程模型中，有一個類似的建模場景，但請記住，本文討論的內容適用于任何涉及瞬態加熱的情況。圖1.頂面有一個熱源的圓柱體材料幾何模型。 盡管我們很想通過繪制圖1中所示的精確幾何結構開始建立模型，但我們可以從一個更簡單的模型開始。在圖1中，可以看到幾何體和載荷是圍繞中心線軸向對稱的，所以我們可以合理地推斷，解也將是軸向對稱的。

圖2顯示光吸收材料在光脈沖期間將被加熱，當光被移除時會立即冷卻。雖然可以只使用一個脈沖進行焊接，但更好的工藝是使用脈沖序列（具有不同的脈沖持續時間和功率），以避免過度加熱基板。

1、激光焊接激光焊接：激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池?！鴮附蛹M行點焊固定▲進行連續激光焊接激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。

本案例將采用激光閃射法測試液體樣品的熱擴散系數，擬合測試結果選取“三層修正+脈沖模型”，最后進行測試方法重復性和穩定性進行驗證。4、可行性研究主要儀器：LFA467激光閃射導熱儀。（1） 測試實施過程：A. 試樣制備及測試輸入利用密度計測量的粘體密度的平均值作為測量密度值，并利用激光閃射法測試樣品的熱擴散系數。圖6 測試樣品示意圖B.

</p><p>S(x,t)為在時間和空間上分布的入射高斯激光熱源，脈寬一般為飛秒級別。</p><p><br></p><p>通過comsol的PDE模塊求解，計算電子和晶格溫度隨時間的變化趨勢。

Comsol固體傳熱和變形幾何模塊耦合模擬納秒超快激光燒蝕，飛秒多脈沖激光可用PDE雙溫方程和事件耦合來實現激光燒蝕模擬。

激光刻蝕是一種采用高能脈沖激光束在零件表面刻蝕出寬度為10~505μm、深度為5~1001μm的微細小槽，以改善材料表面潤滑特性的技術。本案例基于COMSOL軟件模擬了激光刻蝕的過程，仿真結果如圖所示：感興趣的朋友，如想詳細了解仿真過程，可下載模型源文件進行查看，歡迎進行交流！