准确揭示超短脉冲激光加热、微机电等高新技术以及薄膜结构在现代工业中的广泛应用所带来的时间极短、尺度微观的超急速传热过程及其诱发的热-力耦合行为,对于提高激光微加工过程的控制精度、揭示薄膜结构的热物性特征、优化微电子器件的工况性能,延长其服役能力具有重要的科学意义。本文基于包含双延迟时间并能够在同一框架内描述宏观或微观热传递现象的DPL模型及广义热弹性理论,围绕具有微结构尺度特征的薄膜结构(金属薄膜、金属-陶瓷功能梯度薄膜)在超短脉冲激光辐照下的传热行为及力学性能展开研究,具体研究内容如下:1、超短脉冲激光辐照下薄膜结构的瞬态热响应分析,首先基于DPL模型构建了描述薄膜内热传导的偏微分控制方程,提出一种基于Laplace终值定理的渐进求解方法推导出瞬态热冲击下温度场的渐进解析表达式,对比文献中数值解验证了求解结果的准确性,并在此基础上分析了不同相位滞后时间、薄膜厚度及材质对温度分布的影响。2、变物性条件下超短脉冲激光辐照薄膜结构的瞬态热响应分析,基于常物性条件下的双相滞后热传导模型,计及材料物性空间性,构建了变物性条件下描述薄膜传热过程的偏微分控制方程,采用一种基于分层法和Laplace变换的渐进方法,推导出瞬时高流热冲击下温度的封闭解,讨论了温度场的分布,分析了不同相位滞后时间及幂律指数对温度分布的影响。3、超短脉冲激光辐照下薄膜结构的瞬态热弹性行为分析,基于DPL模型及经典热弹性理论,考虑温度与应变率的耦合关系,构建了描述薄膜热弹性行为的广义热弹性控制方程,利用渐进的求解方法推导出瞬时高热流密度热冲击下各物理场的渐进解析表达式,讨论了各物理场的分布,分析了温度梯度和热流密度的相位滞后时间等特征参数对热弹性响应的影响。4、变物性条件下超短脉冲激光辐照薄膜结构的瞬态热弹性行为分析,在常物性条件下的广义热弹性模型的背景下推导出热弹性控制方程,其中假定薄膜的材料特性是按照幂律分布沿薄膜厚度方向分级的,采用分层法和解析渐进的求解方法推导出瞬时高热流密度热冲击下薄膜内位移、温度和应力的封闭解,讨论了各物理场的分布,分析了温度梯度和热流密度的相位滞后时间及幂律指数等特征参数对热弹性响应的影响。