مدل سازی فرایند فراصوت لیزری در رژیم دما-ارتجاعی به روش اجزای محدود

در این مقاله، انتشار امواج فراصوتی حاصل از تابش پرتو لیزر به سطح یک جسم جامد در رژیم دما-ارتجاعی و تا آستانه تبخیر ماده با استفاده از حلکننده کد-استر (Aster-Code) به صورت دوبعدی مدلسازی شده است. برخالف مطالعات پیشین، مسئله فراصوت لیزری در دو مرحله و با مشها و گامهای زمانی متفاوت و مورد نیاز هر یک از بخشهای تحلیل حرارتی و مکانیکی حل شده است که این امر باعث کاهش چشم گیری در زمان محاسبات شده است. انتشار امواج فراصوتی حاصل از تابش لیزر YAG:Nd با طول موج 295 نانومتر، خیز پالس 2 نانوثانیه و شدت لیزر حداکثر 91 میلی ژول به صورت تابعی از زمان در کل قطعه محاسبه شده و موج های طولی و عرضی حاصل و نیز رفتار حرارتی ماده در اثر تابش پرتو بررسی شده است. زمان انجام محاسبات برای تحلیل های مجزای حرارتی و مکانیکی روی رایانهای که برای این کار استفاده شد، جمعا یک ساعت و 22دقیقه بوده است؛ درحالیکه در تحلیل همزمان، محاسبات حداقل 99 ساعت و 51دقیقه طول میکشد. نتایج به دست آمده با داده های آزمایشگاهی و عددی سایر محققان مقایسه شده است. تطابق خوب نتایج، درستی مدلسازی را تایید میکند و نشان میدهد که کد موجود، رفتار حرارتی و مکانیکی فراصوت لیزری را به درستی و با سرعتی بیشتر از روش های پیشین محاسبه کرده است.