本文采用有限元方法建立了短脉冲激光与金属相互作用时在金属中产生的电子与晶格的温度场以及基于热弹激发超声的数值模型,研究了短脉冲激光辐照下金属中电子与晶格的温度场随激光脉冲宽度的变化情况及皮秒激光产生的超声波,对其特征做了理论分析。　　 在考虑了飞秒脉冲激光的时间分布和空间分布的情况下,分别对低脉冲能量和高脉冲能量辐照金属时激光与电子及金属内电子与晶格间的能量传播过程进行了数值模拟。结果表明:飞秒激光辐照金属时,金属内的电子与晶格之间存在非热平衡状态;辐照区域附近会产生一个很小的温升区域,其轴向的温度梯度远大于径向温度梯度；在脉冲能量相同的情况下,飞秒量级激光的脉冲宽度越小,辐照中心点的电子和晶格温度的最大值越高；脉冲宽度远小于皮秒量级时,电子和晶格的温度达到平衡的时间主要取决于电子与晶格的耦合作用,而当脉冲宽度接近皮秒量级时,该平衡时间主要取决于激光对金属的加热时间。　　 针对飞秒激光与金属相互作用时金属内电子出现的过冷却现象(金属内的电子与晶格温度达到平衡点后电子的温度小于晶格温度的现象)进行了数值实验。数值实验结果显示:电子出现过冷却现象是由于金属内电子的热导系数与其热容的比值大于晶格的热导系数与热容的比值。　　 在上述温度场的基础上本文先用有限元数值方法模拟了纳秒激光在金属中产生的激光超声,并与利用积分变换法求解热弹方程的解析解进行了比较,两者符合较好。然后研究了皮秒激光产生的超声波,对波形特征做出理论分析。数值计算结果显示:皮秒激光产生的超声波频率远大于纳秒激光产生的超声波频率。　　 本文建立了短脉冲激光辐照金属时金属内电子与晶格的温度与激光参数之间的定量关系,分析了皮秒激光产生的超声特征,为进一步研究飞秒激光微加工及微结构的超声无损检测提供了理论依据。