Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства
Лазерне опромінення металевих поверхонь інтенсивними тепловими джерелами використовується для генерації коротких зондуючих імпульсів, які поширюються всередину тонких зразків і дозволяють оцінювати структуру та механічні властивості останніх в рамках класичного акустичного підходу. При короткочасном...
Saved in:
| Published in: | Проблемы управления и информатики |
|---|---|
| Date: | 2021 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209046 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства / К.П. Сторчак, Н.Д. Яковенко, О.В. Полоневич, И.М. Срибная, В.Р. Миколайчук // Проблемы управления и информатики. — 2021. — № 6. — С. 55-65. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-209046 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сторчак, К.П. Яковенко, Н.Д. Полоневич, О.В. Срибная, И.Н. Миколайчук, В.Р. 2025-11-12T12:34:59Z 2021 Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства / К.П. Сторчак, Н.Д. Яковенко, О.В. Полоневич, И.М. Срибная, В.Р. Миколайчук // Проблемы управления и информатики. — 2021. — № 6. — С. 55-65. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209046 539.3 10.34229/1028-0979-2021-6-6 Лазерне опромінення металевих поверхонь інтенсивними тепловими джерелами використовується для генерації коротких зондуючих імпульсів, які поширюються всередину тонких зразків і дозволяють оцінювати структуру та механічні властивості останніх в рамках класичного акустичного підходу. При короткочасному опроміненні поверхні конструкції джерелом енергії високої густини виникають великі теплові напруження і залишкові деформації. У даній статті чисельно досліджується осесиметрична задача про термомеханічне навантаження півпростору. При цьому враховується вплив об’ємних і непружних характеристик окремих фаз на залишковий напружено-деформований стан півпростору. Постановка задачі включає співвідношення Коші, рівняння руху, рівняння теплопровідності, початкові умови, теплові та механічні граничні умови. Термомеханічна поведінка ізотропного матеріалу описується уніфікованою моделлю течії Боднера–Партома. Задача розв’язується за допомогою скінченно-елементної методики. Чисельна реалізація задачі проводиться за допомогою покрокового інтегрування за часом. Рівняння руху інтегруються методом Ньюмарка, а рівняння теплопровідності — неявним методом першого порядку. За допомогою методики чисельного розв’язування осесиметричної динамічної задачі для півпростору при термомеханічному навантаженні та моделі течії описано залишковий напружено-деформований стан. Встановлено, що мікроструктурні перетворення, які враховуються через термотрансформаційну деформацію, та залежність непружних характеристик матеріалу від фазового складу суттєво зменшують залишкові непружні деформації та сприяють появі стискальних напружень. Отримано трьохзонну область формування поля залишкових напружень. The laser irradiation of metallic surfaces by intense heat sources is used for the generation of short probing pulses, which propagate into thin specimens and enable one to estimate their structure and mechanical properties within the framework of the classical acoustic approach. High thermal stresses and residual strains occur during the short-term irradiation of the surface of a construction by an energy source of high density. In the present work, we solve the axially symmetric problem of a half-space under thermomechanical loading. We take into account the influence of volume and inelastic characteristics of separate phases on the residual stress-strain state of the half-space. The statement of the problem includes: Cauchy relations, equations of motion, heat conduction equation, initial conditions, thermal and mechanical boundary conditions. The thermomechanical behavior of an isotropic material is described by the Bodner-Partom unified model of flow. The problem is solved with using the finite element technique. The numerical realization of our problem is performed with the help of step-by-step time integration. The equations of motion are integrated by the Newmark method. The residual stress-strain state is described using the method of numerical solution of the axisymmetric dynamic problem for a half-space under thermomechanical loading and the flow model. We established that microstructural transformations, which are taken into account due to the thermophase volume strain and dependence of inelastic characteristics of the material on the phase composition, significantly reduce residual inelastic strain and promote the appearance of compressive stresses. The three-zone region of residual stresses field formation is obtained. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Проблемы управления и информатики Функционально-дифференциальные и импульсные системы управления Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору Numerical study of thermomechanical processes under short-pulse laser irradiation of a half-space Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства |
| spellingShingle |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства Сторчак, К.П. Яковенко, Н.Д. Полоневич, О.В. Срибная, И.Н. Миколайчук, В.Р. Функционально-дифференциальные и импульсные системы управления |
| title_short |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства |
| title_full |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства |
| title_fullStr |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства |
| title_full_unstemmed |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства |
| title_sort |
численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства |
| author |
Сторчак, К.П. Яковенко, Н.Д. Полоневич, О.В. Срибная, И.Н. Миколайчук, В.Р. |
| author_facet |
Сторчак, К.П. Яковенко, Н.Д. Полоневич, О.В. Срибная, И.Н. Миколайчук, В.Р. |
| topic |
Функционально-дифференциальные и импульсные системы управления |
| topic_facet |
Функционально-дифференциальные и импульсные системы управления |
| publishDate |
2021 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы управления и информатики |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору Numerical study of thermomechanical processes under short-pulse laser irradiation of a half-space |
| description |
Лазерне опромінення металевих поверхонь інтенсивними тепловими джерелами використовується для генерації коротких зондуючих імпульсів, які поширюються всередину тонких зразків і дозволяють оцінювати структуру та механічні властивості останніх в рамках класичного акустичного підходу. При короткочасному опроміненні поверхні конструкції джерелом енергії високої густини виникають великі теплові напруження і залишкові деформації. У даній статті чисельно досліджується осесиметрична задача про термомеханічне навантаження півпростору. При цьому враховується вплив об’ємних і непружних характеристик окремих фаз на залишковий напружено-деформований стан півпростору. Постановка задачі включає співвідношення Коші, рівняння руху, рівняння теплопровідності, початкові умови, теплові та механічні граничні умови. Термомеханічна поведінка ізотропного матеріалу описується уніфікованою моделлю течії Боднера–Партома. Задача розв’язується за допомогою скінченно-елементної методики. Чисельна реалізація задачі проводиться за допомогою покрокового інтегрування за часом. Рівняння руху інтегруються методом Ньюмарка, а рівняння теплопровідності — неявним методом першого порядку. За допомогою методики чисельного розв’язування осесиметричної динамічної задачі для півпростору при термомеханічному навантаженні та моделі течії описано залишковий напружено-деформований стан. Встановлено, що мікроструктурні перетворення, які враховуються через термотрансформаційну деформацію, та залежність непружних характеристик матеріалу від фазового складу суттєво зменшують залишкові непружні деформації та сприяють появі стискальних напружень. Отримано трьохзонну область формування поля залишкових напружень.
The laser irradiation of metallic surfaces by intense heat sources is used for the generation of short probing pulses, which propagate into thin specimens and enable one to estimate their structure and mechanical properties within the framework of the classical acoustic approach. High thermal stresses and residual strains occur during the short-term irradiation of the surface of a construction by an energy source of high density. In the present work, we solve the axially symmetric problem of a half-space under thermomechanical loading. We take into account the influence of volume and inelastic characteristics of separate phases on the residual stress-strain state of the half-space. The statement of the problem includes: Cauchy relations, equations of motion, heat conduction equation, initial conditions, thermal and mechanical boundary conditions. The thermomechanical behavior of an isotropic material is described by the Bodner-Partom unified model of flow. The problem is solved with using the finite element technique. The numerical realization of our problem is performed with the help of step-by-step time integration. The equations of motion are integrated by the Newmark method. The residual stress-strain state is described using the method of numerical solution of the axisymmetric dynamic problem for a half-space under thermomechanical loading and the flow model. We established that microstructural transformations, which are taken into account due to the thermophase volume strain and dependence of inelastic characteristics of the material on the phase composition, significantly reduce residual inelastic strain and promote the appearance of compressive stresses. The three-zone region of residual stresses field formation is obtained.
|
| issn |
0572-2691 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209046 |
| citation_txt |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства / К.П. Сторчак, Н.Д. Яковенко, О.В. Полоневич, И.М. Срибная, В.Р. Миколайчук // Проблемы управления и информатики. — 2021. — № 6. — С. 55-65. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT storčakkp čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT âkovenkond čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT polonevičov čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT sribnaâin čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT mikolaičukvr čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT storčakkp čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT âkovenkond čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT polonevičov čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT sribnaâin čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT mikolaičukvr čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT storčakkp numericalstudyofthermomechanicalprocessesundershortpulselaserirradiationofahalfspace AT âkovenkond numericalstudyofthermomechanicalprocessesundershortpulselaserirradiationofahalfspace AT polonevičov numericalstudyofthermomechanicalprocessesundershortpulselaserirradiationofahalfspace AT sribnaâin numericalstudyofthermomechanicalprocessesundershortpulselaserirradiationofahalfspace AT mikolaičukvr numericalstudyofthermomechanicalprocessesundershortpulselaserirradiationofahalfspace |
| first_indexed |
2025-11-28T08:21:47Z |
| last_indexed |
2025-11-28T08:21:47Z |
| _version_ |
1850885930555015168 |