مدل‌سازي فرايند فراصوت ليزري در رژيم دما-ارتجاعي به‌روش اجزاي محدود

اين مقاله، انتشار امواج فراصوتي حاصل از تابش پرتو ليزر به سطح يك جسم جامد در رژيم دما-ارتجاعي و تا آستانۀ تبخير ماده با استفاده از حلكننده كد-استر (CodeAster) به صورت دوبعدي مدلسازي شده است. برخلاف مطالعات پيشين، مسئلۀ فراصوت ليزري در دو مرحله و با مش‌ها و گام‌هاي زماني متفاوت و مورد نياز هر يك از بخش‌هاي تحليل‌حرارتي و مكانيكي حل شده است كه اين امر باعث كاهش چشمگيري در زمان محاسباتشده است. انتشار امواج فراصوتي حاصل از تابش ليزر Nd:YAG با طول موج ۵۳۲ نانومتر، خيز پالس 5 نانوثانيه و شدت ليزر حداكثر 10 ميلي‌ژول به‌صورت تابعي از زمان در كل قطعه محاسبه شده و موج‌هاي طولي و عرضي حاصل و نيز رفتار حرارتي ماده در اثر تابش پرتو بررسي شده است. زمان انجام محاسبات براي تحليل‌هاي مجزاي حرارتي و مكانيكي روي رايانه‌اي كه براي اين كار استفاده شد، جمعاً يكساعت و 55دقيقه بوده است؛ درحالي‌كه در تحليل هم‌زمان، محاسبات حداقل 11ساعت و 29دقيقه طول مي‌كشد. نتايج به دست آمده با داده هاي آزمايشگاهي و عددي ساير محققان مقايسه شده است. تطابق خوب نتايج، درستي مدل سازي را تأييد مي كند و نشان مي دهد كه كد موجود، رفتار حرارتي و مكانيكي فراصوت ليزري را به درستي و با سرعتي بيشتر از روش هاي پيشين محاسبه كرده است.