В конференц-зале корпуса КРФ-2 в 11:00. 03.10.23.
Докладчик: Хорохорин Максим Васильевич
Тема: «Развитие моделей лазерного ударного упрочнения»
Аннотация: Работа посвящена описанию процессов, приводящих к изменению физических свойств материалов, подвергнутых воздействию лазерными импульсами высокой энергии.
Экспериментально установлено, что при импульсных ударных и тепловых воздействиях на материалы возможно существенно изменять их теплофизические и механические свойства, а также повысить их коррозионную стойкость. Развитие расчетно-теоретических моделей позволит определить оптимальные режимы импульсных воздействий, которые позволят улучшить эксплуатационные характеристики и повысят безопасность использования изделий. Особенностью развитых моделей является малое время воздействия импульсов на образец (длительность импульса порядка 1÷ 20 нс), что требует решения нестационарных задач.
Эффекты воздействия лазерного излучения на материалы рассматривались в три этапа: испарение материала и генерация плазмы в его парах; распространение ударной волны в материале, вызванное ростом давления в плазме лазерного пробоя при поглощении излучения; изменение микроструктурных характеристик материала и, как следствие, изменение физических свойств, в результате действия ударной волны.
К изменениям физических характеристик относят: рост остаточных напряжений в поверхностном слое материала, увеличение прочности, твёрдости, коррозионной стойкости и усталостной прочности образца. Данные свойства могут быть объяснены возросшей после ударного импульсного воздействия плотностью дислокаций. Модель включает генерацию точечных дефектов в материале под действием ударной волны, которые впоследствии объединяются в дислокации. По сравнению с классическими, термодинамически-равновесными подходами модель описывает кинетику точечных дефектов для условий короткоимпульсного воздействия.
Расчётные средства на основе модели генерации плазмы были верифицированы на результатах опубликованных экспериментов. Распространение ударной волны в материалах численно моделировалось с помощью метода конечных элементов в упругом и вязком приближениях. Введение параметра вязкости позволило учитывать дополнительные потери энергии ударной волной при распространении, такие как отражение (рассеяние) звуковых волн от границ зёрен и генерацию дефектов в материале. Приводится сравнение расчетов по изменению плотности дислокаций с опубликованными экспериментальными данными. Результаты моделирования микроструктурных изменений, наблюдаемых в экспериментах, возможно объяснить в рамках предлагаемого теоретического подхода.
