[发明专利]纳秒激光烧蚀铝合金坑深仿真模型建立方法

权利要求书

1.一种纳秒激光烧蚀铝合金坑深仿真模型建立方法，其特征在于，所述方法包括：

建立激光烧蚀三维铝合金材料模型；

确定铝合金材料的热力学参数；

建立激光源模型；

对所述激光烧蚀三维铝合金材料模型划分网格进行仿真模拟，直至达到稳定收敛，得到激光烧蚀三维铝合金材料模型参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立激光烧蚀三维铝合金材料模型包括：

设置初始烧蚀位置为xoy平面，激光传输方向为z轴负方向，以激光顶点位置为坐标系原点，将激光光斑直径、能量密度设置为可调参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝合金材料的热力学参数包括以下任意一种或多种：汽化热、熔化热、气化温度、熔化温度、比热容、泊松比、导热系数、辐射系数、吸收率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立激光源模型包括：

采用高斯脉冲激光，并设置高斯脉冲激光的脉宽及频率；

建立高斯脉冲激光在空间上的分布表达式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，设置高斯脉冲激光的脉宽及频率为：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立高斯脉冲激光在空间上的分布表达式包括：

按照以下公式建立高斯脉冲激光在空间上的分布表达式：

式中，P为单脉冲激光能量，r为高斯光斑半径，emissivity为热辐射系数，t为单脉冲辐照时间。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述激光烧蚀三维铝合金材料模型划分网络进行仿真模拟包括：

确定热边界条件：q_a＝h_a(T_a-T)，其中，q_a表示材料烧蚀吸收的热通量，T_a表示烧蚀温度；斜坡函数h_a＝h_a(t)，表示与温度相关的传热系数，T＜T_a时为零，T＞T_a时呈线性增长；

确定烧蚀去除率为：v_a＝q_a/ρH_s，其中，v_a表示材料烧蚀速度，ρ表示材料密度，H_s表示材料的升华热；

对所述激光三维材料烧蚀模型划分网格；

基于所述热边界条件及所述烧蚀去除率对每个网络进行仿真模拟。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述激光烧蚀三维铝合金材料模型划分网格包括：

采用Mapped方法对所述激光烧蚀三维铝合金材料模型平均划分网格。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述激光烧蚀三维铝合金材料模型平均划分网格包括：

初始网格在XY方向为0.5μm，在Z方向为0.2μm。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述热边界条件及所述固体材料的去除率对每个网络进行仿真模拟包括：

如果烧蚀去除率稳定收敛，并且铝合金材料的最高温度不高于烧蚀温度，则确定达到稳定收敛；否则，改变斜坡函数斜率继续进行仿真模拟。