为了研究了激光与CCD传感器的作用过程及损伤机理, 采用有限元分析的方法, 对波长1.06μm的连续激光辐照行间转移型面阵CCD进行了理论分析和仿真研究。以基底Si表面激光辐照区域为热源建立热力耦合模型, 模拟得出了CCD的温度分布和热应力分布。通过对比分析其组成材料的温度损伤和应力损伤所发生的时间, 发现应力损伤先于温度损伤。结果表明, 作为固定边界和自由边界的交汇处, 基底Si下表面边缘处热应力于激光作用0.1s时最先超过破坏阈值120MPa, 发生应力破坏;Si材料产生由下表面边缘向中心的滑移, 基底逐步脱离固定;激光作用0.3s时, 遮光Al膜与SiO2膜层也因热应力超过两种材料的附着力100MPa, 而产生沿径向由内向外的Al膜层剥落的应力破坏行为, 这种行为将加快基底Si材料的滑移, 最终致使整个CCD因脱离工作位置而失效。该研究成果为CCD传感器的激光损伤及防护提供了理论依据。

基于冯·米塞斯屈服准则和弹塑性本构关系，建立了长脉冲激光辐照7A04铝合金的空间轴对称有限元模型，并利用有限元有限差分混合算法计算了光强为高斯分布的激光光束加热铝合金板时的温度场和热应力场。研究发现目标上表面米塞斯应力主要分布在中心点周围，离中心点相对较远位置处的米塞斯应力很小，对目标几乎不起破坏作用，并且米塞斯等效应力远小于铝合金目标的屈服强度。仿真计算结果与实验结果的一致性证实了该模型的有效性。

分别建立了基于轮廓偏置、长光栅、短光栅三种沉积路径的Ti-6Al-4V合金T型缘条激光立体成形过程热/应力场有限元模型。结果表明熔池最大温度梯度沿竖直方向的分量GYmax比扫描方向的分量GXmax大得多，随成形高度的增加，二者都先下降后快速趋于稳定，最终稳定的GYmax约是GXmax的三倍。短光栅沉积时瞬时最大温度梯度GTmax呈现小幅度的振荡变化，且整体小于另外两种沉积路径。长光栅路径的应力增长速率略大于轮廓偏置路径，短光栅的最小。成形结束后，采用轮廓偏置路径的横、纵向缘条连接处的背面出现应力集中，长光栅沉积的缘条端部存在大范围的应力集中，而采用短光栅沉积的缘条整体应力分布最均匀。沉积结束后，三种沉积方式基板上各个方向的残余应力分布规律基本相同，但是，采用短光栅沉积的基板上应力值比其他两种路径小。

在广泛调研相关文献的基础上，基于热弹性理论，计算了熔石英在DF激光辐照下的温升曲线和热应力场分布曲线，分析了熔石英的激光破坏机理。研究结果表明，激光辐照下的熔石英的温度场分布和应力场分布与辐照激光的光场分布、激光功率密度以及激光的辐照时间等因素有关。

光电探测器吸收激光后的温升以及因温升造成的各种现象，致使探测器遭受到不同程度的损伤。利用热弹性理论对CO2激光器辐照K9玻璃材料进行研究，建立激光辐照材料温升及热应力分布二维平面模型，通过解析计算得到由激光辐照半导体材料引起的温度场和应力场的瞬态分布。研究表明, K9玻璃材料的激光辐照损伤阀值与辐照时间和光斑半径相关。在同一条件下,造成的热应力损伤阀值较熔融损伤的低，故K9玻璃材料的破坏形态为热应力破坏。

为了了解CO₂激光对玻璃加热的效果，研究石英玻璃在TEM₀₀和TEM₁₁两种模式激光作用下的差别。采用数值计算的方法，得到了石英玻璃在TEM₀₀和TEM₁₁两种模式激光作用下的温度和应力分布。结果表明，对石英玻璃预热时TEM₁₁优于TEM₀₀。

热－力破坏效应是导致光电器件激光损伤的重要因素。以激光与材料相互作用机理为基础，建立了激光辐照光学材料、光电器件的热－力学模型，并对其温度场分布和热应力场分布进行了解析求解。在此基础之上，对激光对K9玻璃、类金刚石薄膜、胶合透镜和HgCdTe探测器的热－力破坏效应进行了数值分析和实验研究。

建立了高功率连续激光辐照透明光学材料的热力学模型,通过积分变换方法求解三维热传导方程,得出了激光辐照引起的瞬态温度场分布的精确解析解,并在此基础上进一步求得热应力场的瞬态分布。以1.315 μm的高能氧碘激光辐照熔石英玻璃为例,计算了熔石英在激光辐照下的温度场与热应力场分布,分析了其激光损伤机理。研究结果表明由于熔石英具有优良的热稳定性,温度不均匀分布所产生的热应力相对较小,激光损伤主要是受辐照区域温度值超过材料熔点发生熔融破坏。理论分析结果与相关的实验结论一致,说明所建立激光辐照效应模型的合理性。

在激光对抗中,探测器容易受到激光损伤,为此研究了连续强激光对半导体材料的损伤机理,建立了氧碘化学激光器辐照InSb圆板型靶材的二维物理模型。在圆柱坐标系中利用积分变换法,求解热传导和热弹性力学方程组,得到由激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。经过严格的理论分析,计算出InSb材料的激光破坏阈值,讨论了不同的辐照时间和光斑半径对破坏阈值的影响。研究发现其破坏形态为熔融破坏,一般不会出现解理或炸裂现象,这一结果与相关实验报道一致。最后分析了与温度有关的非线性参量对损伤阈值的影响。