Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору
Лазерное облучение металлических поверхностей интенсивными тепловыми источниками используется для генерации коротких зондирующих импульсов, которые распространяются внутрь тонких образцов и позволяют оценивать структуру и механические свойства последних в рамках классического акустического подхода....
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/169 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Репозитарії
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-169 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-14T11:15:31Z |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
скінченно-елементна методика термомеханічне імпульсне навантаження модель течії залишковий напружено-деформований стан |
| spellingShingle |
скінченно-елементна методика термомеханічне імпульсне навантаження модель течії залишковий напружено-деформований стан Storchak, Kamila Yakovenko , Nina Polonevych , Olga Sribna , Irina Mykolaichuk , Vera Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| topic_facet |
скінченно-елементна методика термомеханічне імпульсне навантаження модель течії залишковий напружено-деформований стан finite-element method thermomechanical pulse loading model of flow stress-strain state конечно-элементная методика термомеханическое импульсное нагружение модель течения остаточное напряженно-деформированное состояние |
| format |
Article |
| author |
Storchak, Kamila Yakovenko , Nina Polonevych , Olga Sribna , Irina Mykolaichuk , Vera |
| author_facet |
Storchak, Kamila Yakovenko , Nina Polonevych , Olga Sribna , Irina Mykolaichuk , Vera |
| author_sort |
Storchak, Kamila |
| title |
Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| title_short |
Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| title_full |
Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| title_fullStr |
Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| title_full_unstemmed |
Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| title_sort |
чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору |
| title_alt |
Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства. Numerical investigation of thermomechanical processes under short-pulsed laser irradiation of a half-space |
| description |
Лазерное облучение металлических поверхностей интенсивными тепловыми источниками используется для генерации коротких зондирующих импульсов, которые распространяются внутрь тонких образцов и позволяют оценивать структуру и механические свойства последних в рамках классического акустического подхода. При кратковременном облучении поверхности конструкции источником энергии высокой плотности возникают большие тепловые напряжения и остаточные деформации. В данной статье численно исследуется осесимметричная задача о термомеханической нагрузке полупространства. При этом учитывается влияние объемных и неупругих характеристик отдельных фаз на остаточное напряженно деформированное состояние полупространства. Постановка задачи включает соотношение Коши, уравнение движения, уравнение теплопроводности, исходные условия, тепловые и механические граничные условия. Термомеханическое поведение изотропного материала описывается унифицированной моделью течения Боднера–Партома. Задача решается с помощью конечно-элементной методики. Численная реализация задачи проводится с помощью пошагового интегрирования по времени. Уравнения движения интегрируются методом Ньюмарка, а уравнение теплопроводности — неявным методом первого порядка. С помощью методики численного решения осесимметричной динамической задачи для полупространства при термомеханической нагрузке и модели течения описано остаточное напряженно-деформированное состояние. Установлено, что микроструктурные превращения, учитываемые через термотрансформационную деформацию, и зависимость неупругих характеристик материала от фазового состава существенно уменьшают остаточные неупругие деформации и способствуют появлению сжимающих напряжений. Получена трехзонная область формирования поля остаточных напряжений. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/169 |
| work_keys_str_mv |
AT storchakkamila čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT yakovenkonina čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT polonevycholga čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT sribnairina čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT mykolaichukvera čislennoeissledovanietermomehaničeskihprocessovprikorotkoimpulʹsnomlazernomoblučeniipoluprostranstva AT storchakkamila čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT yakovenkonina čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT polonevycholga čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT sribnairina čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT mykolaichukvera čiselʹnedoslídžennâtermomehaníčnihprocesívprikorotkoímpulʹsnomulazernomuopromínennípívprostoru AT storchakkamila numericalinvestigationofthermomechanicalprocessesundershortpulsedlaserirradiationofahalfspace AT yakovenkonina numericalinvestigationofthermomechanicalprocessesundershortpulsedlaserirradiationofahalfspace AT polonevycholga numericalinvestigationofthermomechanicalprocessesundershortpulsedlaserirradiationofahalfspace AT sribnairina numericalinvestigationofthermomechanicalprocessesundershortpulsedlaserirradiationofahalfspace AT mykolaichukvera numericalinvestigationofthermomechanicalprocessesundershortpulsedlaserirradiationofahalfspace |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:44Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:44Z |
| _version_ |
1847373358123974656 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-1692024-03-14T11:15:31Z Численное исследование термомеханических процессов при короткоимпульсном лазерном облучении полупространства. Чисельне дослідження термомеханічних процесів при короткоімпульсному лазерному опроміненні півпростору Numerical investigation of thermomechanical processes under short-pulsed laser irradiation of a half-space Storchak, Kamila Yakovenko , Nina Polonevych , Olga Sribna , Irina Mykolaichuk , Vera скінченно-елементна методика термомеханічне імпульсне навантаження модель течії залишковий напружено-деформований стан finite-element method thermomechanical pulse loading model of flow stress-strain state конечно-элементная методика термомеханическое импульсное нагружение модель течения остаточное напряженно-деформированное состояние Лазерное облучение металлических поверхностей интенсивными тепловыми источниками используется для генерации коротких зондирующих импульсов, которые распространяются внутрь тонких образцов и позволяют оценивать структуру и механические свойства последних в рамках классического акустического подхода. При кратковременном облучении поверхности конструкции источником энергии высокой плотности возникают большие тепловые напряжения и остаточные деформации. В данной статье численно исследуется осесимметричная задача о термомеханической нагрузке полупространства. При этом учитывается влияние объемных и неупругих характеристик отдельных фаз на остаточное напряженно деформированное состояние полупространства. Постановка задачи включает соотношение Коши, уравнение движения, уравнение теплопроводности, исходные условия, тепловые и механические граничные условия. Термомеханическое поведение изотропного материала описывается унифицированной моделью течения Боднера–Партома. Задача решается с помощью конечно-элементной методики. Численная реализация задачи проводится с помощью пошагового интегрирования по времени. Уравнения движения интегрируются методом Ньюмарка, а уравнение теплопроводности — неявным методом первого порядка. С помощью методики численного решения осесимметричной динамической задачи для полупространства при термомеханической нагрузке и модели течения описано остаточное напряженно-деформированное состояние. Установлено, что микроструктурные превращения, учитываемые через термотрансформационную деформацию, и зависимость неупругих характеристик материала от фазового состава существенно уменьшают остаточные неупругие деформации и способствуют появлению сжимающих напряжений. Получена трехзонная область формирования поля остаточных напряжений. 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. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2021-06-26 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/169 10.34229/1028-0979-2021-6-6 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 66 № 6 (2021): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 55-65 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 66 № 6 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 55-65 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 66 No. 6 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 55-65 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2021-6 ru https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/169/259 Copyright (c) 2021 Kamila Storchak, Nina Yakovenko , Olga Polonevych , Irina Sribna , Vera Mykolaichuk https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |