Задачи терморазрушения при быстром нагреве

• Автор: Юмашев, Михаил Владиславович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 c. : ил

Глава I. Температурные напряжения при быстром нагреве.
Терморазрушение балки из упругохрупкого материала
§ I. Температурные напряжения в полуплоскости при
мгновенном нагреве части границы
§ 2. Приближенный метод оценки температурных
полей
§ 3. Метод расчета терморазрушения балки при
быстром нагреве
§ 4. Совместное действие изгиба и температурного
воздействия
Глава 2. Терморазрушение с учетом пластических
свойств
§ I. Разрушение при быстром нагреве с учетом
пластичности в области сжатия
§ 2. Терморазрушение с учетом пластичности в
области разрушения
§ 3. Остаточные напряжения в балке при быстром
нагреве поверхности
§ 4. Особенности деформирования и разрушения оптически прозрачных упруго-пластических материалов в условиях быстрого нагрева

Глава 3. Осесимметричные задачи терморазрушения
§ I. Терморазрушение упругого полупространства
со сферической полостью
§ 2. Терморазрушение упругого диска при быстром локальном нагреве,
Выводы
Литература

В ряде практических важных режимов работы элементов конструкций в условиях повышенных температур встречаются случаи, когда имеет место достаточно быстрый и интенсивный прогрев некоторых объектов. Так, например, в некоторых случаях необходимо провести поверхностную термическую обработку хрупких материалов без их разрушения. Такая задача, в частности, возникла при поверхностной обработке лучами оптического квантового генератора полупроводниковых материалов. Характерной особенностью материала, находящегося в условиях облучения ОКТ, является наличие больших градиентов температур, приводящих к появлению напряжений, которые могут вызвать разрушение.
Представленная работа посвящена проблемам анализа термических напряжений и характера разрушения материалов в условиях локального и быстрого (импульсного) нагрева поверхности. Исследование механизма и кинетики разрушения хрупких материалов лучом ОКГ представляет интерес для ряда областей механики и физики твердого тела. В литературе имеется большое количество работ, в которых представлены результаты экспериментального анализа разрушения различных материалов. В работе [3} исследовали зависимость длины области разрушения в стекле К8 от лазерной энергии и характер развития этой области в процессе действия импульса. Источником излучения служит рубиновый лазер, генерирующий моноимпульс длительностью 12 не'с максимальной энергией 5Дж. Было обнаружено, что в центре разрушения находится веретенообразная область, размеры которой совпадают с размерами фокального объема линзы. Эта область представляет собой сеть мелких трещин, расстояние между которыми составляет несколько микрон. Веретенообразную область окружает область более крупных растрескиваний. Отмечено, что плоские трещи-

ГЛАВА 2. ТЕШОРАЗРУШЕНИЕ С УЧЕТОМ ПЛАСТИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ
§ I. Разрушение при быстром нагреве с учетом пластичности в области сжатия
При воздействии излучения ОКТ на керамические материалы возникают большие градиенты температур, приводящие к появлению напряжения. При определенных условиях нагрева температурные напряжения могут превысить предел прочности данного материала и вызвать появление трещин и в некоторых случаях привести к полному разрушению.
В работе [51] было показано, что если оставаться в рамках теории упругости, то трещина, возникающая внутри образца при быстром нагреве одной из его поверхностей, мгновенно распространяется, занимая более чем 1/3 поперечного сечения образца. Очевидно, что это равносильно фактически полному разрушению образца. Как уже отмечалось, неизбежное полное разрушение при достижении предела прочности на растяжение внутри образца не совсем хорошо согласуется с экспериментальными данными [3,5] по импульсному тепловому воздействию на керамические материалы.
При очень быстром нагреве поверхности в теле фактически образуются две области: холодная и разогретая, в которых свойства материала могут значительно различаться. Причем в разогретой области проявляются пластические свойства материала. Будем характеризовать свойства материала в разогретой области пределом текучести «ЗГу , а в холодной области - по-прежнему пределом прочности . Отметим, что предположение о возможности возникновения пластических деформаций в разогретой области хорошо согласуется с наблюдаемыми явления при импульсном воздействии на керамические материалы [51 . Ниже представлены результаты приближенного анализа харак-