MATLAB激光烧蚀物理过程建模与仿真系统

资 源 简 介

基于MATLAB开发，通过热传导方程与激光-材料相互作用模型，模拟激光烧蚀过程中的温度分布、材料去除率及表面形貌变化。支持参数化调节激光功率、脉宽等工艺条件，实现烧蚀效果的可视化预测与数值分析。

详 情 说 明

基于MATLAB的激光烧蚀物理过程建模与仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的激光烧蚀过程多物理场耦合仿真系统。系统通过建立热传导方程与激光-物质相互作用耦合模型，对激光烧蚀过程中的瞬态温度场演化、材料相变、动态去除机理及表面形貌变化进行高保真数值模拟。该系统支持参数化输入激光加工条件、材料热物性及几何模型，可用于预测不同工艺参数下的烧蚀效果，为激光微加工工艺优化提供理论依据和可视化分析工具。

功能特性

• 多物理场耦合仿真：集成热传导、相变潜热、蒸发冷却等效应的三维瞬态热分析模型。
• 激光-物质相互作用：考虑材料对激光波长的吸收特性、能量沉积空间分布以及等离子体屏蔽效应（可选）。
• 自适应计算能力：采用动态网格自适应技术，在烧蚀界面附近自动加密网格，兼顾计算精度与效率。
• 参数化分析：用户可灵活调节激光参数（功率、脉宽、扫描速度等）、材料属性（热导率、吸收系数等）及工艺路径。
• 丰富的可视化输出：提供温度场时空演化动画、烧蚀形貌拓扑结构、材料相变过程示意图及关键物理量随时间变化的曲线。

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，于指定脚本或配置文件中设置激光参数、材料属性、工艺条件及初始几何。
2. 运行仿真：执行主程序，系统将自动进行有限元离散、时程积分及烧蚀判断计算。
3. 结果查看：仿真结束后，系统自动生成并显示温度分布云图、烧蚀形貌三维模型、数据曲线等结果，所有数据同时保存至输出目录供进一步分析。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux发行版 或 macOS 10.14+
• MATLAB：版本 R2019b 或更高版本
• 必需工具箱：MATLAB核心功能，Partial Differential Equation Toolbox，Image Processing Toolbox，以及用于三维可视化的相关图形工具。

文件说明

主程序文件承载了系统的核心仿真流程，其功能包括：初始化仿真参数与计算域，执行基于有限元方法的热传导方程求解，调用激光能量沉积子模型更新热源，动态判定材料相变与烧蚀去除，管理自适应网格的细化与重生，以及协调温度场、烧蚀形貌等结果数据的输出与可视化。