[发明专利]一种聚合物材料的瞬态激光烧蚀模拟方法

摘要

本发明公开一种聚合物材料的瞬态激光烧蚀模拟方法，首先对聚合物材料表面烧蚀模拟，包括激光参数设定，建立材料内非傅里叶热传导模型获得材料内温度T1从而计算获得材料的热物性参数，建立材料表面解聚烧蚀模型获得材料表面烧蚀质量流率，从而得到材料表面烧蚀退移速率和烧蚀表面坐标位置；同时对烧蚀产物溅射模拟，包括建立烧蚀产物流体动力学模型获得烧蚀产物空间分布和温度T2，建立烧蚀产物组分间热化学反应模型获得烧蚀产物各组分的数密度ns，从而获得烧蚀产物对激光能量的吸收系数进而获得材料表面的激光能量Is。本发明能够实现对聚合物材料烧蚀和烧蚀产物溅射的同时模拟，能有效提高聚合物材料激光精密加工的精度和效率，且该方法适用范围广。

主权项

1.一种聚合物材料的瞬态激光烧蚀模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)依据聚合物材料加工要求设定激光参数；(2)将通过设定的激光参数获得的相应聚合物材料表面激光能量I_s作为热源项S，求解聚合物材料内非傅里叶热传导模型，获得聚合物材料内温度T₁；(3)根据聚合物材料内温度T₁，求解热物性参数相关模型，获得聚合物材料的热物性参数；(4)根据聚合物材料内温度T₁和聚合物材料的热物性参数，通过求解聚合物材料表面解聚烧蚀模型，获得聚合物材料表面烧蚀质量流率，从而得到聚合物材料表面烧蚀退移速率和烧蚀表面坐标位置；(5)判断聚合物材料表面烧蚀退移速率和烧蚀表面坐标位置是否符合加工要求，若符合则进入下一步，若不符合则返回步骤(1)重新调整激光参数；同时，将步骤(4)获得的聚合物材料表面烧蚀质量流率作为烧蚀产物运动场入口边界条件，通过烧蚀产物流体动力学模型，获得烧蚀产物运动场内温度T₂；(6)根据步骤(5)获得的烧蚀产物运动场内温度T₂，通过求解烧蚀产物组分间热化学反应模型，获得烧蚀产物各组分的数密度n_s；(7)根据步骤(6)获得的烧蚀产物各组分的数密度n_s，求解烧蚀产物对激光能量的吸收系数β，进而获得聚合物材料表面的激光能量I_s；(8)判断聚合物材料表面激光能量I_s是否大于零，若大于零则将该聚合物材料表面激光能量I_s作为热源项S返回步骤(2)，若I_s不大于零则计算结束。