The analysis of the thermal stresses in metals due to a heat flue initiated by pulsed laser impact

Authors

  • Boris A. Zimin
  • Vera E. Sventitskaya
  • Yuri V. Sudenkov

Abstract

В работе представлен анализ влияния процесса теплопереноса в металлах на параметры термонапряжений при импульсном лазерном воздействии. Динамическая задача термоупругости рассматривается как двухстадийный процесс. Первая стадия определяется временем действия импульса излучения, вторая - динамикой процесса теплопереноса после окончания лазерного импульса. Показано, что анализ формирования напряжений на стадии теплопереноса на основе традиционной системы уравнений термоупругости позволяет адекватно описать экспериментальные результаты. При этом напряжения растяжения, сформированные в металлах на стадии теплопереноса, приводят к возможности перемещения металлических объектов в направлении источника нагрева.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Даниловская В.И. Температурное поле и температурные напряжения, возникающие в упругом полупространстве вследствие потока лучистой энергии, падающей на границу полупространства // Изв. АН СССР. Механика и машиностроение. №3. 1959. С. 129-132.

2. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика. М.: Наука, 1991. 304 с.

3. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 2001. 550 c.

4. Al-Qahtani H., Yilbas B.S. The cbosed solution for Catieneo and stress equations due to step input pulse heating // Physica B. 2010. Vol. 405, N18. P. 3869-3874.

5. Youssef H.M., Al-Felali A.S. Generalized Thermoelasticity Problem of Material Subjected to Thermal Loading Due to Laser Pulse // Applied Mathematics. 2012. Vol. 3. P. 142-146.

6. Воробьев Б.В., Недбай А.И., Судьенков Ю.В., Филиппов Н.М. Исследование механизмов взаимодействия наносекундного лазерного излучения с металлами // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9, №7. С. 395-399.

7. Dewhurst R.J., Hutchins D.A., Palmer S.B., Scruby C.B. The performance of thickpiezoelectric transducers as wide band ultrasonic detectors // Ultrasonics. 1983. Vol. 21. P. 79.

8. Вовненко Н.В., Зимин Б.А., Судьенков Ю.В. Экспериментальные исследования термоупругих напряжений в тепло- и нетеплопроводящих твердых телах при субмикроскундной длительностях лазерного нагрева // ЖТФ. 2011. Т. 81, вып. 6. С. 57-62.

9. Индейцев Д.А., Осипова Е.В. Двухтемпературная модель оптического возбуждения звука в проводниках // Доклады Академии Наук. 2017. Т. 473, вып. 2. С. 1-5.

10. Анисимов С.И., Имас Я.М., Романов Г.С. и др. Действие излучения большой мощности на металлы. М.: Наука, 1970. 272 c.

11. Займан Дж. Электроны и фононы. М.: Иностранная литература, 1962. 487 c.

12. Логвинов Г.Н., Дрогобицкий Ю.В., Luis Nino de Rivera, Гуревич Ю. Г. Разогрев образцов лазерным импульсом // ФТТ. Т. 49, №5. 2007. C. 785-790.

13. Sudenkov Yu.V., Zimin B.A. Effect of "the thermal piston" in a dynamic thermoelastic problem // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. Vol. 85. P. 781-786.

14. Зимин Б.А., Судьенков Ю.В. Движение металлического диска под действием термоупругих напряжений навстречу импульсному излучению лазера // Письма в ЖТФ. Т. 3, №24. 2012. C. 26-32.

15. Tolman R.C., Stewart T.D. // Physical Review. 1916. Vol. 8. P. 97.

Downloads

Published

2020-08-19

How to Cite

Zimin, B. A., Sventitskaya, V. E., & Sudenkov, Y. V. (2020). The analysis of the thermal stresses in metals due to a heat flue initiated by pulsed laser impact. Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy, 5(1), 131–138. Retrieved from https://math-mech-astr-journal.spbu.ru/article/view/8542

Issue

Vol. 5 No. 1 (2018)

Section

Mechanics

License

Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.