最近阿秒钟实验中的隧穿延迟现象引起了人们对电子隧穿过程的非绝热性和隧穿时间的讨论。在强场条件下电子的隧穿延迟通常可以用Keldysh参数来预测，然而在少周期含包络正交偏振双色激光场作用下，Keldysh参数对隧穿延迟时间的预测与数值模拟结果不符，此时电子隧穿初始动量与隧穿过程中消耗的能量是影响隧穿延迟现象的重要因素。因此，有必要对上述激光场作用下两种因素对瞬时电离概率的影响进行讨论。通过改变正交偏振双色激光场强比以及相位差的方式，将它们对隧穿延迟时间的影响差异化，实现了对隧穿延迟时间的调控。最后，通过比较两者随电离时间的变化规律确定了少周期含包络正交双色激光场中隧穿耗能在隧穿延迟时间影响因素中的主导地位。这些发现有助于量化分析非绝热隧穿延迟时间，并为调控超快非绝热隧穿电离过程提供新思路。

为了研究激光辐照各向同性半无限大铝材料内超声波的激发和传播特征, 采用理想匹配层和应力-位移混合有限元方法建立了半无限大介质中激光激发超声波的有限元数值模型。模拟研究了各向同性半无限大铝材料内激发产生的瞬态波场图和垂直表面位移, 并与相同几何模型下采用有限元方法得到的结果进行了对比分析。结果表明, 应力-位移混合有限元方法能够有效地消除模型截断边界处的反射波, 精确地模拟出无限大固体材料内激光激发超声波的产生和传播特性。数值模拟结果为进一步研究微纳米薄膜材料中皮秒或飞秒激光激发超声波提供了有效的方法。

基于谱有限元法和模态展开法，针对各向异性薄板，建立激光激发Lamb波的数值模型，得到各向异性薄板中Lamb波沿不同方向传播的色散曲线及Lamb波的传播特性。数值模拟结果表明，谱有限元法能快速有效地计算各向异性板中导波的相速度、群速度，结合模态展开法能够得到任何方向激光激发的Lamb波；Lamb波沿不同方向传播的速度及色散特性与材料的各向异性性质相关。数值模拟为更好地理解复杂介质中导波的传播、指导激励信号的选择及识别检测信号的模态提供了理论依据。

基于扩散波传输理论，针对弱散射介质中的激光超声散射，提出单散射假设，建立包含信号源、超声散射和接收信号的理论模型。理论分析结果表明横波和纵波的散射机理相同，得到了横波和纵波的单散射强度在时间域的分布规律。进而分析统计平均深度和衰减系数对单散射强度的影响。为材料的无损检测、材料微观结构的分析及性能评价提供理论依据。

为研究多物理参数（耦合系数、电子热导率、电子热容、晶格热容）同时随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生温度场分布的影响，基于双温耦合理论，建立了短脉冲激光辐照金属材料金的加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下，得到短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场二维瞬态分布，并进一步比较了多物理参数同时随温度变化和采用室温物理参数两种情况下温度场分布的区别。数值结果表明：多物理参数同时随温度变化使电子温度和晶格温度的上升变快，最大值变大，而且使得材料中激光穿透直接辐照到的区域温度变高。

The propagation characteristics of laser-generated Lamb waves in thin composite plates are theoretically studied. Taking the anisotropic and viscoelastic properties of the composite material into account, the finite element models for simulating laser-generated Lamb waves in the composite material are established in the frequency domain. Numerical results are calculated in purely elastic and viscoelastic transversely isotropic plates, respectively. The effects of the anisotropic and viscoelastic properties on the propagation of Lamb waves are analyzed in detail. The numerical results exhibit that the features of the laser-generated Lamb wave, including attenuation, velocity, frequency, and the dispersive nature, have a close relationship with the anisotropic and viscoelastic properties of the material.

基于流体固体耦合理论,采用有限元方法,建立流固界面激光产生超声波的有限元数值模型。数值模拟研究激光热弹激励流固界面超声波的激发和传播,分析了泄露瑞利波,Scholte波,侧面波(Lateral波)的传播特征,得到了全波场数值解。进而分析不同流体介质对于界面波形的影响。计算结果表明,激光在流固界面同时激发出多种模态波形,且流体的材料参数对波形有重要影响。数值模拟建立了激光参数、材料参数以及相应的波形之间的定量关系。

以平面应变理论为基础,从弹性动力学平衡方程出发,推导得到频域动力学平衡方程。忽略材料的粘性特征,分别在时域和频域中建立激光激发兰姆(Lamb)波的有限元数值模型。比较分析两种模型的求解过程,在此基础上,在频域中研究激光作用在粘弹性薄板上激发Lamb波的特征。结果表明,激光激发的Lamb波主要包含低频的弱色散的对称模和色散的反对称模;有限元频域模型能有效地处理粘弹性材料中Lamb波的传播问题;材料的粘性特征会引起Lamb波的振幅衰减,且不同模式波的衰减(因子)不同。

研究了横观各向同性材料中激光超声波的传播特征.基于谱有限元方法，建立了横观各向同性材料中激光超声的数值模型.利用谱有限元方法模拟脉冲激光作用于材料上产生超声波及其传播的过程.讨论了横观各向同性薄板的各向异性及各向同性平面内超声波的传播特征，并分析了材料厚度的变化对产生超声波模态的影响.

在分析了网格大小和时间步长这两个重要参数和求解稳定性的基础上，采用有限元方法建立了透明薄膜／基底系统的热传导方程和热弹性方程的有限元模型。考虑了薄膜和基底的物理参数随温度的变化，得到了激光照射透明薄膜／基底系统温度场空间分布，由此计算出由热弹效应激发的超声对心波形。结果表明，透明薄膜厚度的增加，会影响到激光激发的对心超声波形；当薄膜厚度增大时，对心超声波形中的双极脉冲波形振幅变大，波形宽度加大。该方法为透明薄膜／基底系统的定量检测和无损评价提供了理论依据。