《超快雷射與金屬材料相互作用的多尺度多物理模擬》是依託浙江大學，由乾湧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超快雷射與金屬材料相互作用的多尺度多物理模擬
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：乾湧
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著金屬微納米材料和結構的廣泛套用，利用超快雷射對金屬材料進行微納米加工受到了學術界和工業界的普遍關注。開展超快雷射與金屬材料相互作用的多尺度多物理模擬對發展和完善金屬超快雷射加工技術具有十分重要的意義。本課題擬在分子動力學、耗散粒子動力學和物質點法等粒子方法的基礎上，結合雙溫模型，建立研究超快雷射與金屬材料相互作用的多尺度多物理模擬體系，並利用該模擬體系，對金、銅、鎳三種金屬材料在超快雷射作用下的熱應力回響進行三維參數化多尺度多物理模擬。通過對模擬結果的分析和統計，定量給出超快雷射參數與材料回響間的內在關係，查明材料回響背後的機理，確定影響材料回響的主要雷射參數，提出調節材料回響的合理措施，從而為更好地最佳化和控制金屬超快雷射加工過程提供可靠的理論指導。
結題摘要
金屬材料的微納米加工處理是超快雷射的一個重要套用，正受到全球範圍內學術界和工業界的廣泛關注。由於雷射的超短脈寬和超高雷射強度，超快雷射作用下金屬材料經歷超快速溫升和超高應變率變形。此極端條件下材料熱應力回響的科學認識對金屬超快雷射加工技術的發展至關重要。本項目研究利用分子動力學與雙溫模型相結合方法，研究了動態光學參數下超快雷射照射下金屬靶材的固液相變，分析了超快雷射脈衝的脈寬、脈衝數、脈衝時間間隔對金屬材料熱應力回響的影響，以及材料燒蝕行為的熱電子爆轟力效應。此外，本項目利用原子嵌入勢和遺傳算法，發展了基於耗散粒子動力學的金屬材料介觀粒子模型，實現該介觀方法與物質點法的一致耦合，建立了相應的跨尺度計算框架，為開展超快雷射與金屬相互作用的跨尺度模擬奠定了基礎。
