Математическое моделирование технологических и остаточных напряжений в анизотропных оптических волокнах

• Автор: Труфанов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 97 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕРМОМЕХАНИКИ КВАРЦЕВЫХ СТЕКОЛ В ЗАДАЧЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В АНИЗОТРОПНОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ И ЕГО ЗАГОТОВКАХ
1 Л. Модели термомеханического поведения стеклующихся сред
1.2. Физико-механические свойства кварцевых стекол
1.3. Вопросы напряженного состояния и прочности анизотропных оптических волокон
1.4. Выводы по главе
2. СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ КВАРЦЕВЫХ СТЕКОЛ И ПОСТАНОВКА КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ОБ ЭВОЛЮЦИИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В НЕОДНОРОДНОЙ СТЕКЛУЮЩЕЙСЯ СРЕДЕ
2.1. Прогнозирование физико-механических свойств легированных кварцевых стекол при низких степенях легирования
2.2. Модель термомеханического поведения неоднородно легированных кварцевых стекол и постановка краевой задачи термомеханики стеклующихся материалов
2.3. Алгоритм численного решения краевой задачи термомеханики стеклующихся материалов
2.4. Выводы по главе
3. ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗАГОТОВКАХ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА ТИПА “PANDA”
3.1. Постановка задачи об эволюции технологических напряжений в заготовке силового стержня
3.2. Численный анализ технологических и остаточных напряжений в охлаждающемся силовом стержне

3.3. Анализ технологических и остаточных напряжений в компенсированном силовом стержне
3.4. Выводы по главе
4. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КВАРЦЕВОГО ВОЛОКНА ТИПА «PANDA»
4.1. Постановка задачи о прогнозировании остаточных напряжений в анизотропном оптическом волокне
4.2. Численный анализ полей остаточных напряжений в волокне типа «Panda»
4.2.1 Численный анализ влияния величины зазора на остаточные напряжения в волокне
4.2.2 Численный анализ влияния радиуса силового стержня на остаточные напряжения в волокне
4.3. Прогнозирование свойств двулучепреломления кварцевых волокон типа «Panda»
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы интенсивно разрабатываются волоконные световоды, способные сохранять состояние поляризации вводимого в него излучения, так называемые анизотропные одномодовые световоды, находящие широкое применение в волоконно-оптических датчиках различных физических величин, например, волоконно-оптических гироскопах (ВОГ), являющихся важной компонентой современных навигационных приборов гражданского и военного назначения. Волоконно-оптические гироскопы впервые в истории навигационной техники могут производиться методами поточной технологии, исключая индивидуальную сборку и настройку. Кроме того, надежность и ресурс этих приборов исключительно высоки, т.к. в их конструкциях отсутствуют движущиеся элементы, а это, по сути, означает, что эти важнейшие параметры гироскопов определяются только надежностью и ресурсами используемой оптоэлектроники.
Одним из основных элементов ВОГ является анизотропное кварцевое оптическое волокно, получаемое по технологии высокотемпературной вытяжки из заготовки с последующим охлаждением. В таком волокне с использованием известных фотоупругих эффектов для поддержания поляризации светового сигнала в светопроводящей жиле искусственно, путем введения в конструкцию волокна специальных силовых элементов с отличным от остального материала коэффициентом термического расширения, создается анизотропия поля внутренних напряжений. Эти напряжения с одной стороны должны быть необходимого уровня для обеспечения требуемых оптических характеристик волокна, с другой стороны не должны нарушать прочность оптоволокна и его заготовок на всех этапах технологического процесса изготовления.
Поэтому является актуальной задача разработки моделей термомеханического поведения кварцевых стекол в широком температурном диапазоне и исследования на их основе технологических и остаточных

Рисунок 2.9. Аппроксимация зависимости коэффициента Кг сплава ВгОз+БЮг от молярной концентрации В2О3 в диапазоне 0-10%. с учетом малых концентраций. 1- интерполяция кубическим сплайном, 2 -комбинированный сглаживающий
сплайн

Рисунок 2.10. Аппроксимация зависимости коэффициента К| сплава ВгОз+БЮг от молярной концентрации В2О3 с учетом малых концентраций. Точки - данные эксперимента; 1- интерполяция кубическим сплайном, 2 -комбинированный сглаживающий сплайн