激光作用下硅材料的熱應力分析.pdf

1、利用激光加工硅材料可以保證加工的精度和效率的同時大大提高加工的環(huán)保性，因此也日益為人們所重視和采用。當激光作用在硅材料表面時，加工經(jīng)常會遇到硅材料熱應力變形、損傷等問題，本文主要研究的正是激光輻照下硅材料的溫度與熱應力問題。
　　 針對激光輻照硅材料的溫度分布和熱應力分布問題，論文在分析熱傳導理論的基礎上，對非穩(wěn)態(tài)溫度場下硅材料的溫度分布和應力分布進行解析求解，并根據(jù)初始條件、邊界條件以及熱彈性方程，分別對一維、二維和三維非穩(wěn)態(tài)

2、溫度場下激光照射硅材料時產(chǎn)生的溫度分布與應力分布進行了解析求解。
　　 論文在熱傳導理論的基礎上，建立了激光輻照硅材料過程中的熱分布和應力分布數(shù)學模型，采用有限元分析法，利用ANSYS軟件和APLD語言，模擬分析了波長為1064nm、能量為100mJ、脈沖寬度為10ns、能量呈高斯分布的激光輻照晶面結構為{110}的單晶硅材料時激光輻照區(qū)及其邊緣的熱分布和熱應力分布，并在此基礎上，分析了激光能量、激光光斑尺寸對熱分布和熱應力分布

3、的影響。
　　 結果表明，在激光光斑半徑內(nèi)，硅材料溫升迅速，光斑半徑外溫度變化不明顯。而且硅材料上光斑半徑內(nèi)相同節(jié)點的溫度隨激光能量的變化而變化；隨激光半徑的增大而減小。硅材料上熱應力的值是隨著溫度的升高而增大的，但其分布比較復雜。環(huán)向熱應力在光斑半徑內(nèi)熱應力表現(xiàn)為負值，在光斑半徑處變化迅速，從負值變?yōu)檎?，并在達到正向最大值后緩慢下降。
　　 論文的研究工作將為硅材料激光損傷機理的實驗研究提供理論指導，為硅材料的激光加