激光烧蚀材料是一个复杂的物理化学过程,其烧蚀效果受激光特性、材料性质以及外部环境条件的影响。本文以航空航天中常用的铝、镁、钛3种典型金属材料为主要研究对象,利用自编程序重点研究了在波长为1.064μm重频激光辐照下3种典型材料的烧蚀温度场及烧蚀阈值。所做的工作主要有:(1)以热传导方程为基础,采用光滑粒子动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)编制了用于激光烧蚀材料计算的二维柱坐标程序,程序中考虑了材料表面反射系数随温度及入射波长的变化,考虑了熔化、气化等相变过程,考虑了恒温、热流边界条件以及空气对流条件下对烧蚀温度场的影响。(2)同时,在前人提出的只能用于相同大小SPH粒子温度计算的接触算法基础上,发展了可用于不同SPH粒子大小温度计算的接触算法,并将其应用于激光烧蚀材料程序中。(3)利用所编制的激光烧蚀材料程序,对铝、镁、钛等3种航空航天用的典型金属进行了激光烧蚀数值模拟研究,计算中考虑了激光峰值功率、激光平均功率、激光重频频率以及占空比等对材料烧蚀效果的影响。计算结果表明:在其它情况相同的条件下,占空比和激光重频频率对激光烧蚀材料的时间有较大影响,重频频率越低、占空比越小,激光烧蚀材料所需的时间越少;在60s的时间内,烧蚀贯穿2cm厚铝、钛和镁3种金属材料所需的最小功率分别为5000W、1500W和2500W;相比较而言,3种金属材料中金属钛最容易被烧蚀。