强流脉冲离子束(HIPIB)对材料表面的改性作用具有重要的研究价值与科学意义，同时强流脉冲离子束在表面工程领域有着广阔的应用前景。国内外越来越多的学者都从各个方面对其进行了研究。本文应用ABAQUS有限元软件，对HIPIB辐照金属表面的过程进行了模拟，研究了HIPIB辐照金属表面模拟过程的热力学效应，并且建立了较以往经典模型更加完善计算模型。运用有限元工程软件ABAQUS，采用经典的体加载方式，模拟了强流脉冲离子束单次辐照45钢与TC4的过程。研究表明：靶材亚表层的温度要高于表层，能量较高时亚表层与表层材料会发生气化，形成气态原子，产生爆破式的喷发，在材料表面形成凹坑。由于本文设置的脉冲电压为100KeV，最大束流密度为300A/cm2，整体能量水平较低，因此只有在单次辐照45钢靶材表面时，出现了凹坑，而在单次辐照TC4靶材时并没有凹坑的出现。这一现象也说明只有在靶材表层与亚表层同时达到气化温度时才会有凹坑的出现。结合应力场的模拟结果，得到了产生凹坑的两个因素，达到气化温度与应力场的辅助作用。模拟结果表明，C+、H+离子瞬间注入靶材后，能量以热能的形式储存在靶材表层与亚表层，靶材表面能够迅速达到熔点，使其产生表面液化的现象，这与实际的实验结果一致。并且模拟结果表明表面液化后的冷却速度极快，可以达到109℃/s。本文首次采用热力耦合的计算方式对强流脉冲离子束的辐照过程进行模拟，研究了强流脉冲离子束辐照后，随着热能的传递与扩散，靶材表面、亚表面以及内部的应力变化。本文主要研究了在没有凹坑产生于有凹坑产生这两种不同的状态下，靶材表面、亚表面与内部的应力变化情况，研究了随着时间的变化，靶材表面、亚表面和内部应力场的变化规律。结果表明：随着冷却过程的进行，靶材内部的应力呈现先升高，再降低的规律，并且应力集中的位置也存在由表面向内部变化的趋势。