1、本文建立了脈沖激光線源非軸對稱作用在圓管狀金屬材料上熱彈激發(fā)超聲波的理論模型，并建立了該模型的有限元數(shù)值計算方法。對圓管中激光產生材料中的溫度場、激光產生材料中的應力場以及激光激發(fā)材料中超聲波的產生機理、波形特征及沿管周向的傳播特征等方面進行了理論分析和數(shù)值模擬研究。 根據(jù)經典熱傳導方程，分析了材料在激光輻照下的光學及熱物理性能的變化情況，得到了脈沖激光線源非軸對稱作用在圓管狀材料表面時材料內部的瞬態(tài)溫度場分布。數(shù)值結果表明：材

2、料內部的瞬態(tài)溫度場分布在一個很小的局部區(qū)域，該區(qū)域存在很大的溫度梯度，且分布極不均勻，材料熱物理參數(shù)隨溫度的變化對整個瞬態(tài)溫度場的影響很大。 在熱分析基礎上，根據(jù)經典線彈性動力學方程，應用準靜態(tài)過程中線彈性有限元數(shù)值模擬計算激光熱應力的方法，得到了脈沖激光線源非軸對稱作用在圓管狀材料表面時材料內部的應力場分布。馮 ·密賽斯應力隨周向和法向的變化情況和溫度場的變化類似，周向正應力在受熱區(qū)域附近為壓應力，遠離激光輻照區(qū)域為拉應力，熱

3、應力是激光超聲的源。 分析了納秒量級的激光超聲產生的熱結構耦合的物理過程，研究了網(wǎng)格大小和時間步長參數(shù)和有限元求解的穩(wěn)定性的關系，建立了優(yōu)化的有限元模型，數(shù)值模擬圓管中激光非軸對稱熱彈激發(fā)超聲的過程以及超聲導波沿周向的傳播過程。數(shù)值模擬結果表明：薄圓管中的激光超聲導波是典型的類似于薄板中類Lamb波，且其中S<,0>模式是傳播速度最快且頻散較小的導波；厚圓管表面聲波中顯著的波為掠面縱波、頭波和瑞利波，第一個瑞利波脈沖的極性在傳播