基于双温模型理论和线弹性理论,采用有限元方法,建立了超短脉冲激光辐照微纳米薄膜材料诱导皮秒超声的理论模型,数值模拟研究超短脉冲激光作用下微纳米薄膜材料中瞬态温度场分布及高频超声的传播特性,为微纳米薄膜材料的力学性能的评价和无损检测提供理论分析的依据。　　 针对超短脉冲激光辐照Al、Cu、Au单层薄膜和Al/Si3N4/Si多层薄膜材料的物理模型,建立了简化的一维有限元模型,并分析了模型中网格大小和时间步长的选取原则,以保证计算结果的收敛性、正确性。　　 基于双温模型理论,利用数值计算的方法,对微纳米薄膜中电子和晶格的温度场分布进行数值计算,得到了飞秒激光辐照薄膜材料时非傅里叶热传机制所形成的瞬态温度场。通过对比研究发现,当激光脉宽很窄时,在薄膜近表面处形成温度梯度很大的热作用区域。电子的温度变化远比晶格的剧烈,金属中电子-晶格温度到达平衡状态所需的时间长短取决于材料耦合因子的大小,而电子的过冷却现象则是由于电子和晶格的热导率差异引起的。对比基于双温模型理论和傅里叶热传理论的计算结果,得到傅里叶热传理论过高的估计了晶格温度,因此在皮秒超声研究中采用双温模型理论确定温度场更为合适。　　 基于多物理场耦合理论,数值模拟了皮秒超声的激发和传播过程。得到了激光激发皮秒超声的瞬态位移场,瞬态位移场的变化特性取决于薄膜中瞬态温度场的分布。数值分析得到薄膜表面位移多峰特征是由应变在界面和底面处反射引起的,且应变在薄膜中传输时振幅大小基本不变,说明超声在薄膜中传播时能量基本不衰减。当薄膜存在无限大衬底时,表面位移响应信号的迅速衰减,说明了超声波的大部分能量透射到衬底中。　　 本文的研究结果可为高频激光超声无损检测技术的发展及拓展其应用范围提供理论依据。