Генерування зондувального імпульсу напруження в металевому стрижні шляхом імпульсного опромінення торця

Abstract

В рамках постановки зв’язаної задачі термомеханіки з використанням термодинамічно узгодженої моделі нелінійної поведінки матеріалу досліджується можливість генерування зондувального імпульсу напруження в металевому стрижні шляхом опромінення його торця лазерним імпульсом або імпульсом електронного променю. Задача розв’язується чисельно в динамічній постановці із застосуванням скінченноелементної методики, розвиненої для моделювання зв’язаної термомеханічної поведінки фізично нелінійних матеріалів з врахуванням температурної залежності властивостей. Дія теплового імпульсу моделюється заданням теплового потоку через границю тіла. Вивчаються зв’язані термомеханічні процеси в області опромінення і по довжині стрижня, характеристики згенерованого імпульсу напружень, процеси поширення імпульсу вздовж стрижня. Особливу увагу приділено питанням поширення зондувального імпульсу напружень і зміни температури, яка супроводжує цей імпульс. Встановлено зв’язок між параметрами збуджувального теплового імпульсу і зондувального імпульсу напруження.

Within the framework of coupled thermomechanics using a thermodynamically consistent model of nonlinear material behavior, the possibility of generating a probing voltage pulse in a metal rod by irradiating its end with a laser pulse or an electron beam pulse is investigated. The dynamic problem is solved numerically using finite element methodology developed for modeling the coupled thermomechanical behavior of physically nonlinear materials, taking into account the temperature dependence of material properties. The effect of thermal momentum is modeled by specifying the heat flux through the body boundary. The interrelated thermomechanical processes in the irradiated region and along the rod length, the characteristics of the generated voltage pulse, and the processes of pulse propagation along the rod are studied. Special attention is paid to the propagation of the probing voltage pulse and the temperature change accompanying this pulse. The relationship between the parameters of the excitation thermal pulse and the probing voltage pulse is established.