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在不同激光参数（激光能量、波长、脉冲宽度）、材料物理参数（力学、热学、光学参数）和周围环境下，激光作用到物质表面时物质所产生的现象也不同。通常情况下，材料表面产生不同物理现象时对应的激光光功率密度如下[16]：
2.1.2 金属对于激光的吸收
和其他物质一样，当金属受激光辐照时，其表面将吸收一部分激光能量，并将其余的能量反射回去。激光的本质是光频电磁波，当激光辐照金属时，金属内电子受电
磁波作用，将产生受迫振动，振动的电子将与晶体点阵发生碰撞，进一步引发晶体点
阵的振动，从而引起温升。电子和晶体点阵碰撞的典型时间为10-13 s，松弛时间（温
度场的重新建立滞后于热扰动改变的时间，铝的为 s）[17] 很小，因此通常情况
下认定激光热流在极短的时间内便被物质吸收，即能够利用傅里叶热传导定律分析相关的问题。此外，因为金属内存在大量的自由电子，金属对激光束的吸收系数一般都较大，几乎可以认为激光辐照金属时，金属吸收激光能量的现象只发生在其表层。
2．2 有限单元法原理
有限单元法简称有限元法，一开始被用来研究复杂的飞机结构中的应力，它是综合了多门学科的一种精确的数值分析理论。由于其方便灵活、适用性之广，目前已成为各个学科中经常使用的一种近似数值计算方法。其基本思想是：（1）建立物理模型，将求解区域划分成许多小的在节点处互相连接的子域，这些有限大小的区域就称为有限单元，简称单元。（2）确定所需求解物理问题中的状态变量的初始及边界条件，并将其作为载荷施加到相应的节点或单元上。（4）利用数学方法联立线性代数方程组求解，从而近似得到待求物理量在各个节点处的解。
（a）三角形单元 （b）四边形单元
图2.2.1二文结构的有限元离散图
Fig.2.2.1 The finite element discrete chart of two-dimensional structures
3 激光作用铝靶表面时的数值模拟
3．1 温度场分析
3.1.1 传热学基本理论
当金属受激光辐照时，在热传导效应下，金属表面吸收的能量将继续向内传播，导致材料内部温度上升。在工程中，加热金属板的热流密度和温度梯度可表示为[18]：
（3.1）
式中,k为金属导热系数（W•m-1•K-1），q为热流密度（W/m2）。
金属在经激光加热时，直角坐标系下其内部某方向的热流量与该处在x方向上的温度梯度有如下联系：
（3.2）
式中，A表示面积，单位为m2。
由式（3.1）、（3.2）可知，只要确定金属板上热流密度矢量的大小，便可求得其内部的温度场分布，即温度梯度的大小。