автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.19, диссертация на тему:Разработка методов и средств исследования динамических процессов, протекающих в системе "конструкция-среда" при воздействии лазерного излучения

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ МАШИНОВЕДЕНИЯ им. А. А. Благонравова

Для служебного пользования Экз.№ ЗУ На правах рукописи УДК 539.3:534,1

САХВАДЗЕ Терентий Жорович

'АЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В СИСТЕМЕ "КОНСТРУКЦИЯ - СРЕДА" ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

специальность: 05.02.19 - "Экспериментальная механика машин"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соиск^.ше ученой степени доктора технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в Институте машиноведения им. А.А.Благонравова Российской академии наук

Научный консультант:

Академик РАН, доктор технических наук, профессор

К.В. Фролов

Официальные оппоненты:

Чл.-корр. РАН, доктор физ.-мат. наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Х.С. Багдасаров О.Б, Балакшин О.С. Нарайкин

Ведущее предприятие:

Защита диссертации состоится

Ракетно-космическая корпорация^ "Энергия" им. С.П. Королева

» а

апреле 2000 г. в ^ часов

на заседании Диссертационного Совета Д-003.42.02 при Институте машиноведения им. А.А.Благонравова РАН в помещении конференц-зала но адресу: 101830, Москва, Малый Харитоньевский переулок, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института машиноведения им. А.А.Благонравова по адресу: Москва, ул. Бардина, 4.

Автореферат разослан " У^^/эал д 2000 г.

ЮСУ

Ученый секретарь Диссертационного .Совета, к.т.н.

¿г /«гх-

4,0

о -О '•""'* Г'?С

4'

В.А. Дубровский

ОГ.ЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность томы. Успехи в создании мощных современных нераторов лазерного излучения, а также быстрое расширение областей их эименения требуют разработки эффективных методов исследования поведения ¡формируемых элементов конструкций при воздействиях на них мощного перного излучения,

К настоящему времени накоплен значительный опыт исследований в эласти воздействия концентрированных потоков энергии лазерного излучения СПЭ ЛИ) на деформируемые элементы конструкции, соприкасающиеся со 1едой (ДЭКСС). Об этом свидетельствуют уже достигнутые успехи в отраслях, ге такие взаимодействия являются определяющими и решающими факторами в эеспечении надежности и безопасности объектов машиностроительной и зиакосмической техники, атомной энергетики и т.д. Однако, имеющие места ритические ситуации и катастрофы в этой области свидетельст вуют, что многие :пекты механизма взаимодействия КПЗ ЛИ с ДЭКСС не до конца исследованы, применяемые для их изучения методы н средства не всегда адекватно писывают протекающие в таких системах сложные процессы, такие, как рещинообразование и разрушение конструкций, автоколебания, возникновение дарных Вилн, остаточные напряжения и т.д.

Основная сложность при исследованиях динамического поведения сформируемых элементов конструкции при воздействиях высокоинтенснпных отоков энергии лазерного излучения связана с большим многообразием озникающнх при этом механических, теплофизическнх и азогидродинамических эффектов.

Создание общей методики, позволяющей производить адекватное описание этих явлений, является в настоящее время весьма важной и актуальной адачей механики. Однако практически все работы в этой области 1граничиваются рассмотрением той или иной части задачи без комплексного нализа всей физической картины, что в конечном итоге, как правило, приводит : расхождению расчетных результатов и фактической реализации.

Отсюда следуе-i, что переход от существующего набора частных, хотя и >чень важных, случаев, к общему осмыслению и классификации явлений и механических процессов, протекающих в системах "конструкция - среда", под юздействием лазерного излучения, приводящие к критическим состояниям инструкций, является на сегодняшний день одной из важных современных 1роблем механики.

В связи с этим, весьма актуальной является исследование динамики сонструкций, соприкасающихся с различными средами, при критических эежимах воздействия КГ1Э ЛИ. Создание таких воздействий обеспечивается >ффектом гидролазерного обострения, который характеризуется мгновенным эостом плотности энергии в системе "конструкция-среда" за счет мощного тазерного излучения и его концентрации в ограниченном объеме. Возникающие

при этом плазма и ударные волны вступают во взаимодействие с различны?, элементами системы «лазерное излучение - конструкция - среда» и вызывай появление диссипативиых структур и локализацию возмущений (напряженн деформированных состояний). Эти явления мало изучены, но крайне важны д: наиболее ответственных технических объектов, таких как аюмные станци авиакосмические объекты, атомные подводные лодки и т.д.

Разработанная в диссертации методика экспериментальных нсследоваш динамических эффектов, наблюдаемых в системах "конструкция - среда" iif воздействиях на них КПЭ ЛИ и полученные результаты способствуют бол< глубокому пониманию протекающих сложных процессов. Это дает возможное предсказывать возможное наступление критических и аварийных ситуаций снизить вероятность их возникновения.

Цель работы. Главной целью работы является разработ» экспериментальных методик и средств исследования динамических процессо протекающих при воздействии КПЭ ЛИ на ДЭКСС (при гидролазерно обострении) и их использование для улучшения механических характерней1 материалов. Для достижения поставленной цели решаются задачи нзучени особенностей процессов грещинообразования, разрушения, автоколебанш возникновения ударных волн и других сопутствующих механических явленш При исследованиях считается, что динамические процессы протекают в режима с обострением, которые сопровождаются образованием различны диссипативиых структур и локализацией возмущении.

Методы исследовании. В работе используются метод дифференциального и интегрального исчислений, многофакторно! регрессионного анализа, теории колебаний, гидродинамики, термодннамик! лазерной физики, геометрической и нелинейной оптики. Применяют« компьютерные средства для численного анализа. Для изучения динамически процессов (роста трещин, разрушений, автоколебаний) широко применяю« методы тензометрии и высокоскоростной видеосъемки с последующе компьютерной обработкой изображений и. сигналов.

Научная новизна. Предложена методика комплексиь экспериментальных исследований динамических эффектов, возникающих системах "конструкция - среда" при воздействиях КПЭ ЛИ на ДЭКСС. использованием разработанной методики Изучено возникновение критичесм состоянии системы, которые рассматриваются как результат динамически процессов, протекающих в режимах с обострением и образованием различт, диссипативиых структур и локализации возмущений. Впервые исследован автоколебания элементов конструкций, возникающие при воздействии КПЭ Л на ДЭКСС. Изучены воздействия как непрерывных, так и импульсных KII лазерного изучения. Изучены особенности процессов трещинообразования динамического разрушения конструкций при гидролазерном обострен» Исследован процесс образования лазерных ударных волн при расширен» пл.пмы. Изучены особенности воздействия лазерных ударных волн i

энкостеиную конструкцию, находящуюся в среде и распространение ударных эли внутри конструкции, что при. определенных условиях позволяет /щестиенно улучшить износостойкость, усталостную прочность и олговечнос!ь материала конструкции.

Научная и теистическая ценность. Предложенные п работе ксперимешапьиыс методы и средства раскрывают суть динамических роцессов, которые реально протекают в системе "конструкция - среда" во время оздействия на ней КПЭ ЛИ при наличии плазмы, парогазовых пузырьков, >азовых переходов и изменений теплофизических н механических свойств ■атериала конструкции. Получены экспериментальные данные, арактеризующие макрокинетические закономерности и энергетические ¡араметры разрушения двухслойных композиционных теплозащитных покрытий |ри воздействии лазерного излучения. Температура защищаемой конструкции ipn этом практически не меняется, что говорит о высоких теплоизолирующих воиствах предлагаемых теплозащитных покрытий. •

Разработаны рекомендации и предложения по применению предлагаемых методов и средств на машиностроительных и авиакссмических предприятиях, на ;оторых применяются конструкции, соприкасающиеся с различными средами. В гастностн, предложена технология локализации начальных трещин а материалах сонструкш-л лазерной ударной водной. При этом в материале генерируется гжимающие остаточные напряжения, которые значительно улучшают »сталостную прочность материала.

Разработанные экспериментальные методики используются в научно-исследовательской работе в Институте машиноведения им. А.А.Благонравова РАН, Кутаисском государственном техническом университете им. Н.И.Мусхелишвиди, в РКК "Энергия" им. С.П. Королева, на агрегатном заводе 'Наука".

Достоверность результатов подтверждается: сравнением полученных результатов с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов, полученных при воздействиях на конструкцию высокоинтенсивных потоков энергии; высокой повторяемостью полученных экспериментальных результатов; использованием апробированных методов и средств измерений и обработки данных; качественным и количественным анализом промежуточных и оконч .тельных результатов.

Публикации и апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в [1 - 26J и докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях, симпозиумах я семинарах: XI и XII научные конференций молодых ученых ИМАШ (Москва, 1987, 1489); Семинар кафедры "Динамика и прочность машин" Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана (Москва, 1988,, Всесоюзная научно-практическая конференция "Проблемы научно-технического прогресса п современных условиях" (Кутаиси, !991); Всесоюзная конференция "Современные методы и средства уравновешивания .машин и приборов"

(Воронеж, 1989); Х1У Всесоюзная конференция по теории пластин и оболоч (Тбилиси, 1987); Всесоюзная научно-техническая конференция i экспериментальным методам в механике деформируемого твердого те. (Калининград, 1988); Международный симпозиум, посвященный 80-летию ака И.Н.Векуа (Тбилиси, 1992); Всероссийская научно-техническая конференш "прочность и живучесть конструкций" (Вологда, 1993); Между народа конференция по фотомеханике (Новосибирск, 1995); Семинар кафедр прикладной механики Клемсонского университета (США, Ш1ат Южн; Каролина, 1995); Международная научно-практическая конфереищ "Промышленная экология" (Санкт-Петербург, 1997); Пятая международн; конференция "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (Моски 1998); 111 мехч-дисциплипарный конгресс по симметрии (Вашингтон, 1995 Международная конференция, поев. 60-летию ИМАШ РАН (Москва, 1998 Семинар кафедры прикладной механики Московского государственно] университета путей сообщения (МНИТ, 1999).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести гла перечня основных выводов и списка литературы. Работа содержит 83 рисунков, фотографии, 11 таблиц и 228 литературные ссылки. Общий объем диссертации 324 страниц.

СОДЕРЖА!! НЕ ДИССЕРТА НИИ

Введение. Обоснована актуальность проведения комплексны исследований по изучению динамических процессов, возникающих в система "конструкция - среда" при воздействиях КПЭ ЛИ на ДЭКСС (заметим, что в рол окружающей среды могут быть жидкость, газ, вакуум). Для крагког обозначения такого воздействия в случае, когда плотность мощности лазерног излучения находится в определенном диапазоне, при котором материал начинав пдаачение и испарение (ниже этого диапазона имеем простое нагревами материала, а выше - сквозное прожигание конструкции) введен терми «гидролазерное обострение». Таким образом, гидролазерное обострение (ГЛО) это совокупность быстропротекаюишх физико-механических и химически процессов, локализованных в малой области взаимодействия мощмог фокуенротнного лазерного излучения с конструкцией в жидкости. Предмет oí наших исследований является возникающие при этом механические эффекты.

Отмечается роль выдающихся ученых, участвующих в создании и развит научного направления по исследованию динамического взаимодействи конструкций с различными средами: Дж.Стокса, Г.Гельмгольца, Ф.Нейман: И.Е.Жуковского, Е.П.Гроссмана, М.В.Келдыша, М.А.Лаврентьева, Л.И.Седов; Г.С.Нзриманова, Р.Ф.Ганиева, Б.И.Рабиновича, Г.Н.Мнкишева, В.Н.Чедоме* К.В .Фролова. В.В.Болотина. А.Ю.Ишлинского, К.С.Колесников: И.Ф.Образцова. Э.И.Григодюка. В.И.Феодосьева, Н.Н.Моисеева. А.С.Вольмирз А.Г.Горшкого, А.Н.Гузья, В.Д.Кубенко, Д.Е.Охоинмского, ШУЛалнев.!

5.А.Светлицкого, М.А.Ильгамова, И.М.Рапопорта, И.А.Луковского, Т.В.Докучаева, Ф.Л.ЧерноусЬко, А.К.Перцева и др.

В последнее время \в механике интенсивно развивается научное вправление, связанное с исследованием взаимодействия концентрированных ютоков энергии лазерного излучения с конструкциями в виде деформируемых вердых тел. Это направление привлекает внимание физиков, математиков и механиков актуальностью, сложностью и многообразием явлении, присущих фоцессам взаимодействия КПЭ ЛИ с объектами различной физической 1рироды, находящихся в различной среде. В становлений и развитии данного тучного направления взжную роль сыграли труды Н.Г.Басова, Л.М.Прохорова, З.А.Фабриканта, Г.А.Аскарьянца, Н.Н.Рыкалина, Дж.Рэди, А.Г.Григорянца, АА.Чельного, Х.С.Багдасарова, А.К.Скворчепского, В.П.Вейко, М.Н.Либенсона, АЛ.Микаэляна, А.А.Углова, Л.Н.Кокора, И.В.Зуева, Б.М.Степанова, М.Ф.Стельмаха, А.Ф.Тимофеева, Г.А.Абильсинтова, В.М.Андряхина, В.Н.Бакулина, В.А.Потопахина, А.А.Рассоха, А.А.Дергачева, А.И.Костоглотова, Д.Боэми, Х.Хеобриха и др.

Особенностью предложенных в настоящей работе подходов является то, что резкие изменения параметров (на несколько порядков),, характеризующие процесс взаимодействия КПЭ ЛИ с ДЭКСС рассматриваются как процессы, протекают,1е в режимах с обострением. Это позволяет объяснить наличие множественных волновых фронтов, фазовых переходов, взаимосвязанность и взаимообусловленность протекающих процессов; при этом установлено, что парниковый эффект сопместно с эффектом экранирования лазерного излучения парогазовым пузырьком приводит к возникновению автоколебаний конструкций. Вследствие этого постановка задач об исследованиях механических аспектов эффекта гидролазерного обострения является достаточно сложной проблемой и требует разработки специальных подходов к их решению.

Глава 1. Современное состояние проблемы исследования механических процессов, протекающих при воздействии лазерного излучения на элементы конструкций и постановка задачи исследования

Дан краткий обзор современного состояния исследований механических явлений, протекающих при взаимодействии концентрированных потоков энергии лазерного излучения (КПЭ ЛИ) с деформируемыми элементами конструкций, соприкасающихся с различным» средами (ДЭКСС)

На основании системного анализа существующих теоретических и экспериментальных методов исследования динамического взаимодействия конструкций с жидкостью определено научное направление - исследование механических процессов, возникающих при гидролазерном обострении а системах "конструкция - среда". При экспериментальных исследованиях предпочтение отдается бесконтактным оптическим методам измерения совместно со скоростной видеозаписью и компьютерной обработкой

изображений.

Важной особенностью предлагаемых нами методов исследования являете изучение критических состояний системы «конструкция-среда» (взрывь разрушения, мгновенная потеря устойчивости, флаттер и т.д.), как результа динамических процессов, протекающих в режимах с обострением. В эти режимах один из параметров, характеризирующий состояние системь (например, температура поверхности конструкции или давление в среде) з короткое время (Ю"**1(г' с) неограниченно возрастает (этот эффект впервы математически было обосновано академиком А.А.Самарским и чл.-корр. РА! С.П.Курдюмовым). В наших экспериментах мы показали возможность еп практической реализации. При этом происходит образование различны диссипативных структур и локализация возмущений, что может привести аварийным ситуациям.

На рис."1.1 представлена классификация тех основных процессов, которы протекают при гидролазерном обострении. Как видно из приведенной схемь эффект гидролазерного обострения, при котором происходит преобразовани энергии лазерного излучения в различные виды механических энергий (энергии ударной волны; энергию, вызывающую возникновение трещин и разрушени материалов конструкций; энергию, поддерживающую автоколебания и волновы движения поверхности жидкости), представляет собог совокупность сложны: физических, физико-химических и механических процессов. Предметом наши: исследований являются механические процессы (выделены жирными рамами),! также часть связанных с ними физических процессов (образован«! диссипативных структур, кавитационное разрушение, пульсация плазмы).

Механические процессы, протекающие при гидролазерном обострении, I свою очередь, условно разделены на две фазы: квазистатическую, при которое происходит нагревание материала с возникновением напряжении и первы; трещин и динамическую, когда начинаются автоколебания, образование ударны: волн, разрушений и др.

Почти все интересующие нас процессы протекают в динамической фазе при которой возникают автоколебания, ударные волны, пульсации плазменной облака, волновые эффекты на свободной поверхности жидкости и другж сопутствующие динамические процессы; при этом наблюдаются переходы о' регулярной динамики к хаотической.

Конструкций могут подвергаться непрерывному, импульсному, частотно импульсному (несколькими импульсами подряд в пакете) воздействие лазерного излучения, приводящим в общем случае при каждом_/-м воздействии 1 появлению полей температур Г (а. /?. г,/) давлений /"Да,/?,г,/), к изменении толщины ЛДо.^.г.«), геплофизических ГФДа.б.г.г), упругих С, (а,/?,:,<) прочностных Г1/ (а . /}, г,») параметров конструкций.

Образ, лисси-папш, структур

Физические процессы

Испарение материала

Плавление материала

Образ, кавн-тацни

Пробой в среде

1'сжи-мы с обострением

Образов.

плазмы

Образ, пузырьков

Кавита-шюшюс! разрушение

Плоские трещины

ГИДРОЛАЗЕРНОЕ ОБОСТРЕНИЕ (ГЛО)

I

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

1 фаза ГЛО -квазистатнчсская

Трс-

шш10-обра-зова-иис

Возникновение напряжений

Трещины в в нас "пор"

II фаза ГЛО -динамическая

Разрушение конструкций

Разру- Разру-

шение шение в

ио центре

контуру лазерп.

л/п пятна

Лазер-

ная

удар-

ная

волна

1 х

УприЧ-

нспие

мате-

риала

Нзгиб-

иые деформации

Остато

ч11ыс

напряжения

Автоколебания

Потеря устойчивости

Физико-химические процессы

Поверх.

волков.

эффекты

Бифуркации

Диффузия, абсорбция

Рис. 1.1. Классификация процессов, протекающих при гидролазерном обострении.

Глава 2. Исследование механизма и особенностей протеками» процесса гидролазерного обострения при взаимодействии лазерного излучении с конструкцией, соприкасающейся с внешней средой

Как уже отмечалось, эффект гидролазерного обострения сопровождает разнообразными физическими и механическими явлениями. В зависимости от конкретного сочетания компонентов протекающего процесса: типа лазерного излучения (его параметров, энергии, режимов генерации), используемого материала конструкции, окружающей среди, геометрических и временных параметров, при гидролазерном обострении возможны появления следующих механических эффектов: трещинообразование и разрушение конструкций, автоколебания, возникновение ударных волн, пульсации парогазового пузырька, появление волновых движении на свободной поверхности жидкости и т.д.

Экспериментальный стенд для исследования эффекта гндролазерногс обострения показан на рис. 2.1, а его функциональная схема - на рис. 2.3. В качестве источника энергии используется твердотельный лазер ЛТН - 101 (позиция 1 - длина волны лазерного излучения 1.06 мкм, режим генерации -многомодовый), активным элементом которого является монокристалл аллюмо-иттриевого граната, легированного неонидом. Лазер запускается и управляется источником питания и охлаждения (2), управляемого компьютером (20). В зависимости от целей эксперимента использовались и другие (как импульсные, так и непрерывные), лазеры. Лазерное излучение (27) проходит через СОК (система оптическая комбинированная - 3), фокусируется системой линз 4 и направляется через левый люк, специально сделанного для этой цели, [¡а материал исследуемой конструкции 5, который расположен в рабочем объеме (23) кюветы с жидкостью (более детальное описание стенда см. пояснения к рис. 4.1).

Через СОК мы можем с высокой точностью регулировать положение фокальной плоскости относительно мишени. Следовательно, фокальное пятно может занимать относительно поверхности мишени одно из трех положений: над поверхностью (рис. 2.2 - а), на поверхности (рис. 2.2 - б), внутри материала (рнс. 2.2 - в - самый интересный с точки зрения механических приложений, случай). Соответственно возможны три различных механизма взаимодействия.

При гидролазерном обострении часть световой энергии лазерного излучения через механизм лазерного микровзрыва преобразуется в механическую энергию. Механические эффекты в конструкциях развиваются более интенсивно в случае использования жидкости в качестве окружающей среды, когда жидкая диссипативная среда с„ма выступает в роли положительной обратной связи между лазерным излучением и поверхностью конструкции.

Математически такие явления , изучаются теорией нелинейных эволюционных уравнений. Последние годы исследования неограниченных решений (так называемых режимов с обострением, т.е. режимов, где за конечный

Рис. 2.1. Экспериментальный стенд для исследования эффекта -идролазерного обострения и связанных с ним механических тлений.

Рис. 2.2. Положения фокальной плоскости СОК (система »птическая комбинированная) относительно поверхности материала сонструкции: а) ДГ<0;6) АГ= 0; <?) Д/^О.

Рис. 2.3. Функциональная схема хсперименталыюй установки для исследования: 1) процесса гидролазерного обострения; 2) возникновения и распространения в среде и конструкции ударных волн 3) воздействия ударных волн на тонкостенные конструкции, расположенные в жидкости.

промежуток времени некоторые параметры F,{r,t) резко изменяют свою величину н стремятся к бесконечности F,(r,t)->cc, например: температура, плотность или давление; в наших задачах за такое изменение принято чзменение на три порядка) занимают особое место в этой теории.

Рассматривается автомодельная задача, где зависимости всех величин от времени имеют степенной вид. В этом случае режим с обострением для некоторой функции от времени дается выражением

fo , = fo,('/-')

Здесь Д0( = const, м, < 0. i < i, и i -»/, < - момент обострения (рис. 2.4).

Считается, что в задаче имеет место локализация возмущений (если, например, U{t,x) - температура среды), если найдется такая постоянная L<со, что

l/(t ,х) £ hi - const < да, х> L , /„it it,.

Минимально возможную величину ¿ называют глубиной локализации - £'. Процес л с обострением могут протекать в 3-х режимгх:

1)5- режим - когда решение неограниченно возрастает в области конечных размеров (¿'> о), •

2) LS -реж 'м - решение обращается в бесконечность лишь в одной точке (L' = 0),

3) HS -режим - решение обращается в бесконечность для всей среды. В этом случае говорят, что локализация отсутствует.

Для возникновения так называемых диссипативных структур -упорядоченных образований с характерными пространственно-временными формами, система необходимо должна быть открытой, а ее математическая • модель - нелинейной. Энергия при этом должна поступать извне. Энергия преобразуется и рассеивается в результате диссипативных процессов, роль которых оказывается решающей.

В качестве математической модели для изучения диссипативных структур режимов с обострением, которые образуются в диссипативной активной нелинейной среде, выбирается квазилинейное уравнение теплопроводности

U, =Jiv[K(U)gradu]±Q{V) , где: U >0 - температура среды; K(tJ) > 0 нелинейный коэффициент теплопроводности, Q(U) so- нелинейный источник тепла - лазерное излучение. Объектом исследования является решение задачи Коши для вышеприведенного уравнения при различных типах пары коэффициентов {*:((/); Q{U}). В качестве такой пары выберем степенные функции

Л*(С/)= k„U* , Q(U) = ^ 0 {/ , k„.q,,Br>0. Р>\. В зависимости от соотношений нелинейных характеристик сред л возможны три режима протекания процессов:

Вариант 1. 1 < р < о -!• 1. В этом режиме в рассматриваемой системе

начальных данных): в каждом случае за конечный промежуток времени решение неограниченно возрастает.

Рис. 2.5. Пример динамического процесса, протекающего в Я5- режиме с обострением. В диссипативной среде возникают волны, амплитуда которых неограниченно растет при / -> .

Рис. 2.6. Пример динамического пр цесса, развивающегося в 5 - режиме с обострением, с - формирование локализованной диссипативной структуры; б - независимое развитие двух локализованных структур; в - рост структуры с минимальным временем обострения; остальная часть профиля практически "замирает".

озможен волновой НБ -режим с обострением. Волновой режим развития ачалыюго возмущения возможен при 1<Д<сг+1. Это неравенство, грубо оворя, означает, что с ростом температуры диффузия тепла происходит более нтеиснвно, чем нагрев среды. В этом случае за конечное время (по мере риближення к моменту обострения) эта волна нагревает все пространство до емпературы, стремящейся к бесконечности (рис. 2.5).

Вариант 2. При /7= оч-1 интенсивность нагрева и диффузии тепла равниваются, что приводит к парадоксальному эффекту: нагрев среды до бесконечной» температуры за ограниченный промежуток времени происходит [а так называемой фундаментальной длине £,. Несмотря на наличие диффузии, епло не распространяется в холодное пространство за пределы фундаментальной длины. Имеет место эффект локализации области ттененвпого нагрева. Более того, образуется нестационарная диссипативная труктура, распределение температуры в которой не зависит от начального озмущення. От начального возмущения зависит лишь время существования труктуры. Это .ак называемый 5-режим (рис. 2.6).

Вариант 3. <х+1 <//< <т+ 3. При более интенсивной работе источника по равнению с диффузией тепла в среде образуется конечное число диссипатнвных труктур IV -режима с обострением. Решение вновь растет в режиме с >бострением, оставаясь локализованным; однако, его полуширина сокращается.

Одним из свойств диссигтишгой сильно нелинейной среды является то, [то существуют законы, по которым простейшие структуры могут быть •бъединены в более сложные. Это еще одно подтверждение того, что сложная :истема, как целая, может существовать только потому, что ее части объединены ¡отнями положительных и отрицательных обратных связей. Критерием ¡охранения сложной структуры, ее "жизнеспособность" объединения частей в (елое в . такой среде является синхронизация процессов нагрева и диффузия епла. При нарушении этой синхронизации наступает быстрое прекращение ¡ложной структуры в простую.

На рис. 2.7 показана схема качественных соответствий протекания >азличных механичеегчх процессов с режимами гидролазерного обострения.

Следует отметить, что особенностью режимов с обострением и :опровождающих нх явлений экализации и образования диссипатнвных ¡труктур является то, что они имеют характер промежуточных асимптотик.

Из анализа структур режима с обострением следует, что процессы вблизи центра структур в определенном смысле характерны для их состояния в прошлом, а процессы на периферии связаны с будущим. В ИБ режиме с >бострением места пространственного проявления прошлого и будущего меняются. Парадоксальным принципом построения диссипатнвных структур /Казаниого типа является связь прошлого и будущего в пространственной ;труктуре, существующей в настоящем. При таком подходе среда, как целое, ¡одержит в своих ма!ериальных характеристиках в не проявленной,

Рис. 2.7. Схема качественных соответствий протекания различных механических процессов с оежимами гилсолазеоного обостпения

нотенциальной форме все типы структур, которые могут в ней возникнуть и устойчиво или метастабильно существовать, как асимптотики или своеобразные 'цели" своего эволюционного развития.

Глава 3. Возникновение и пространственно-временное развитие автоколебательных процессов, протекающих при воздействии лазерного излучения на элементы конструкций

В этой главе показывается, что при воздействии постоянного во времени ЛИ на систему «конструкция-среда» с плотностью мощности лазерного излучения - 106-И08 Вт/см" возникают автоколебания конструкций - они зафиксированы для некоторых механических параметров (напряжений, деформаций, прогибов) конструкций. Существует критическое значение потока энергии для возбуждения автоколебаний: если поток энергии больше критического значения, то автоколебания возникают, если меньше - то не возникают. Конкретное критическое значение потока зависит от материала конструкции, окружающей среды и параметров луча.

На рис. 3.1 показана модель взаимодействия лазерного излучения с материалом конструкции в среде. Наряду* с распространением возмущений по всей конст. укции, иногда наблюдаются эффективные локализации возмущений в области воздействия КПЭ ЛИ с ДЭКСС, что объясняется протеканием процессов в различных режимах с обострением.

Физический механизм возникновения автоколебаний конструкций представляется следующим образом. Для каждой фиксированной величины КПЭ ЛИ за счет эффекта экранирования лазерного луча паром испаряющегося ' вещества стационарное значение температуры Те меньше максимально возможного значения температуры Г„ в отсутствие экранировки. Пусть за счет флуктуации КПЭ ЛИ температура в пятне лазерного луча возросла. Тогда за счет диссипативных процессов теплоотвода температура поверхности материала будет стремится к стационарному значению Т,. Так как температура поверхности возросла, то увеличится испарение вещества с поверхности. Изменение плотности парового облака определяется конкуренцией двух процессов: скоростью накопления пара в облаке за счет испарения вещества с поверхности и скоростью рассасывания облака за счет оттока пара на периферию. Пусть стохастическая пульсация парогазового пузырька такова, что за время существования положительного увеличения температуры поверхности плотность парогазового пузырька станет меньше стационарного значения р,, что уменьшит эффект экранирования лазерного луча паром, что, в свою очередь, приведет к приращению температуры пятна, т.е., стационарное состояние опять станет неустойчивым и т.д. Амплитуда возбуждающихся колебаний ограничена: значение температуры не может быть больше Гм.

Автоколебательная система "лазерный луч - парогазовый пузырь- материал

Лазерный луч

Пара- гг, газовый • У'уЛ пузырь •

Конструкция |

Рис. 3.1. Модель взаимодействия КПЭ ЛИ с материалом конструкции; Я - радиус лазерного луча, I - глубина проникновения фотонов в материал.

Рис. 3.2. Схема возникновения автоколебательных процессов при воздействиях КПЭ ЛИ на ДЭКСС.

шструкции" (рис. 3.2) включает следующие элементы: источник энергии -верный луч; клапан - парниковый эффект и рассеяние лазерного луча на фогазовом пузырьке; колебательную систему - колебания элементов шструкции за счет релаксационных процессов в кинетике .лотности фогазового пузырька и диссипативных процессов отвода теплоты из зоны >здействия; обратную связь - зависимость интенсивности испарения материала шструкции от температуры поверхности.

Для изучения динамического поведения ДЭКСС при воздействиях КПЭ ЛИ качестве неизвестной функции выбирается вектор с восьмью неизвестными:

№ r«z-T.- " компоненты тензора напряжений; m,v,u> - компоненты вектора зремещений; q7 - компонент вектора теплового потока лазерного излучения; Г-гмперагура конструкции. Эти уравнения можно представить в векторной форме:

о z

+ £,[сз(Д ä(a,ß,z,i)]+Lt {a,ß,z,/),

ie I|[-], ¿2[-], ¿з[-), ¿4[-] - векторы, характеризующие соответственно линейные, елинейные, инерционные члены, поля температур и давлений, действующих на энструкц':'о; коэффициенты С| + С.) определяются геометрическими и физико-еханическими параметрами конструкций и жидкости.

Из указанных в; .ражений получены уравнения автоколебаний в форме равнения Ван-дер-Поля, например, для перемещений к:

м- ц (l - а и1 )w+ о j и = 0.

Таким образом, аналитическим путем показано выполнение условия остаточности для существования автоколебаний перемещений (и оответственно, напряжений и деформаций) оболочек при воздействиях КПЭ ЛИ а ДЭКСС. В следующей главе приводятся некоторые экспериментальные езультаты по исследованию автоколебаний различных типов оболочек при азерных воздействиях в различных режимах и на различные области оболочек.

Глава 4. Экспериментальные исследования автоколебаний оболочек, возникающих при воздействии лазерного излучения

В данной главе представлены результаты экспериментальных сследованим автоколебательных процессов, протекающих при воздействиях епрерывных и импульсных концентрированных потоков энергии лазерного злучения (КПЭ ЛИ) на деформируемые элементы конструкций, оприкасаюшпхся со средой (ДЭКСС). Целью представленных кспериментштьных исследований являются разработка методики, проведение спытаний различных элементов конструкций при гкндействии непрерывных и 1мпульсных концентрированных потоков энергии лазерного излучения,

позволяющих выявить основные особенности автоколебательного поведенш конструкций, сочетание параметров предварительного статического нагруженш и КПЭ ЛИ, при которых происходит разрушение конструкции.

Кроме того, результаты испытаний конструкций при действии КПЭ Л1 совместно с результатами экспериментальных исследований различны) элементов конструкций (гладких, с упругим заполнителем, с повреждениями) нагруженных внутренним статическим давлением, при действии внешней импульсного давления, позволяют подтвердить или опровергнуть достоверност! полученных другими авторами результатов численного исследованш конструкций при воздействии концентрированных потоков энергии.

Экспериментальное исследование проводится на лабораторном стенд( (рис. 4.1), состоящем из: источника лазерного излучения; испытуемых элементо! конструкций; . системы нагруження элементов конструкций; системы обеспечивающей вращение элементов конструкций с заданной скоростью; I системы измерения параметров, характеризующих поведение элемента конструкций при воздействии КПЭ ЛИ.

Система нагружения элементов конструкций обеспечивает нагружена* исследуемой оболочки (5) воздействием концентрированных потоков энергии 27 генерируемых лазером I (рис. 4.1), направляемых через систему оптнческук комбинированную (3) (СОК-1) и системой фокусирующих линз (4) в рабочш объем (23), где в качестве окружающей среды имеется, в зависимости от целе{ эксперимента, жидкость, газ или вакуум. Чтобы обеспечить воздействие КПЭ Л1-на разные области оболочек, исполнительный (1) и юстировочный (19) лазеры СОК-1 (3), видеокамера (18) и система линз (4) объединены в единый бло> (показан пунктирной рамой), который вращается с помощью привода (30) управляемого компьютером (20). Температура поверхности конструкцш контролируется микропирометром (21), и термотензорезисторами (9). Е зависимости от температуры поверхности конструкции (простое нагревание достижение температуры кипения или плавления и т.д.), сигнал через блок! предварительной обработки и усиления (26) и (10) поступает в компьютер (20) регулируется плотность мощности лазерного излучения (1) через бло1 управления (2). Система нагружения включает также и систему наддув; оболочки внутренним давлением и включает емкость для жидкости (или газа (15), насос (14), вентили, манометр (датчик давления) (16), трубопровод (17) герметизирующие заглушки (6, 7). При нагружении оболочки с помощьн сжатого газа в системе нагружения используются баллон сжатого газа 1 заполнитель (сплошной металлический цилиндр), вставляемый во внутреннюк полость оболочки с целью уменьшения в ей объема газа, способного при о разрушении повредить аппаратуру.

Система вращения, управляемого компьютером (20), обеспечивав' возможность плавного изменения угловой скорости исследуемых элементе! конструкций в диапазоне п <= 0 - 5 об/с и состоит из электродвигателя (13),

Рис. 4.1. Функциональная схема экспериментальной установки для исследования автоколебательных процессов, протекающих при гидролазерно». обострении - во время воздействия КПЭ ЛИ с ДЭКСС.

редукгора (12) с плавно изменяющимся передаточным числом, ведущего вш; (11), основания (8) для установки элементов конструкций.

Система измерения, состоящая из датчика давления (16), телевизионны камер (18), установленных для наблюдения по разным плоскостям на СОК-1 (; и на сканирующем микроскопе (21), микропирометра (21) с блоком питани: термотензодатчиков (9), наклеенных на оболочке и связанных через аппаратур регистрации быстропротекающих процессов (АРБП) (10) с компьютером (20 позволяет проводить визуальное наблюдение за протеканием процесс гидролазерного обострения при воздействии КПЭ ЛИ на ДЭКСС. Систем измерения включает также наблюдение образования и измерение параметро пульсации лазерной плазмы (25), измерять температуру в заданных точка конструкции и плазмы от начала процесса воздействия до разрушения элементе конструкций и .зарегистрировать деформации в разных точках конструкции. Дл измерения прогиба в центральной точке оболочки (на месте воздействия ЛИ используется юстировочный гелий-неоновый лазер (19), который до начал эксперимента применяется для точного определения будущего мест воздействия мощного ЛИ, а в процессе воздействия - по отраженному луч} зафиксированному видеокамерой (18), измеряется прогиб оболочки в данно точке.

Эксперименты проводятся в массивной кубическоь кювете (28), имеюще для наблюдения и разных технологических операций множество специальны люков, и съемную крышку (29), где расположены элементы креплени конструкции, а также предохранительный клапан (22) для исключеии аварийных ситуации.

Используемые системы измерений позволяют определить распределени деформации оболочки как при раздельном статическом и им пульс но,* нагружешш, так и при совместном воздействии статических и импульсны: нагрузок, причем в этом случае измерение деформации осуществляется от начал статического нагружения до окончания автоколебаний, вызванных воздействие* КПЭ ЛИ.

При этом, если при воздействии КПЭ ЛИ "отзываются" толью центральные датчики, а периферийные - «молчат», это означает, что происходи локализация возмущений на определенной фундаментальной длине, и процес взаимодействия протекает в или ¿'-режимах с обострением, а если деформацш регистрируют все датчики - деформирована вся оболочка, то процесс протекает //¿'-режиме с обострением (без локализации возмущений). Эксперимент показывают, что наблюдаются как те, так и другие процессы взаимодействия причем переход от одного вида к другому происходит при весьма маленьки: приращениях мощности лазерного излучения.

Наиболее характерными при воздействиях КПЭ ЛИ на ДЭКСС являютс два вида повреждения конструкций - сосредоточенное, сопровождающее^ возникновением отверстия канала пробоя диаметром около 1 мм, 1 распределенное повреждение по всей области воздействия, выражающееся

'меныиении упругих и прочностных свойств материала. Экспериментальные гсследования показывают, что образование названных повреждений происходит I течение времени, равном единицам микросекунд. Таким образом, воздействие »»центрированных потоков энергии лазерного излучения приводит к шпульсному образованию отверстия малого диаметра или к уменьшению по ¡сей области воздействия упругих и прочностных свойств материала.

Для практики важным является выявление особенностей напряженно-реформированного состояния оболочечных конструкций при действии ш пульсов давления на различные области поверхности объекта, т.е. вида

-<,/,(« )/,(/»)/>('); -де <г*0 - максимальное давление в импульсе, ./¡, [ъ /з — заданные функции, характеризующие законы изменения давления в меридиональном а, окружном р направлениях и во времени / соответственно, которые имеют следующий вид:

, ч {I, 0<,аИАа, а>Аа

1 Р. -АР\> Уг

[1, А К /,(') = }0, О А! (лг=1<Г'с) А а - размер области воздействия КПЗ ЛИ в меридиональном направлении.

На рис. 4.2 - 4.5 приведено изменение во времени напряжений а'п, а^ в цилиндрических оболочках, при действии импульсов давления на различные. областям поверхности оболочки, которые характеризуются следующими значениями размеров области воздействия:

- Аа 1 1 1 А а ~ —— = I,— ,—

I 2 6 20

соответственно. При этом кривые 1 характеризуют напряжение в точке с координатами а - О, р=0 (на жестко закрепленном краю), кривые 2 - а'е при а = 05, р = 0 (в серед.ше оболочки), кривые 3 - а), при а = 0. Д = 0, кривые 4 -а^ при а = 0.5, р = 0.

Рассмотрено влияние импульсного изменения упругих характеристик в области воздействия концентрированных потоков энергии на напряженно-деформированное состояние цилиндрических оболочек. Края оболочки являются жестко закрепленными. При исследовании предполагается, что в области воздействия КПЭ ЛИ происходит мгновенное уменьшение упругих характеристик [£в, Е„, £„,,£„., £,,.] материала оболочек на величину Д/ . Измененные характеристики определяются зависимостью

Ща,р.и) = [Ти-А £•/.(/>]/,{«)/,{>) Л(-),

. 6 X

х

"о

~ 4

ч «2

Л (\ - ^

1

V 2

/\я

А- /Ф

г 2

/ГГГV

0,6 1.2 1.8 ю 'с 0,6 1,2 1.8 /, 10" с

Рис. 4.2, 4.3. Изменение во времени напряжений от*, а} в цилиндрических оболочках при воздействии лазерного импульса на различные области поверхности: Ла = ¿4 а/1 = 1,1/2. 6

.»2

-г

-4

Ф Ж \Т

л 2 г

"А?

6

"х ж

"2 4

^

ь.

•о 2

-2

* А у

Л/ чу N

'V

0.6 1.2 1.8 ). 10"'с 06 1.8 МО"'с

Рис. 4.4, 4,5. Изменение во времени напряжений в

цилиндрических оболочках при воздействии лазерного импульса на различные области поверхности: Да - л /'/ -1/6.1/20.

-4

4

де функции /¡(а ), /,(/? \ f2(i\ /4(г) имеют вид

/¡(а)-1. OSa</;

cos/?,

m-

0.

il, (Sxlf;

:10-4с)'

На рис. 4.6 приведены зависимости от времени напряжений а ^ (а = 0, р = )) и al (а = 0,5, /3=0) для однослойной оболочки из органопластика, при этом сривые 1 - 3 и 4 - 6 характеризуют напряжения н aj, при следующих иначениях упругих параметров: Е = (0,9, 0,8, 0,7)Е0- Важной особенностью 1ависимостей ° ", является практически мгновенное скачкообразное уменьшение растягивающих напряжений от начального'значения аг^ = 4,9-10е Н/м2, определяемого действием на неповрежденную оболочку внутреннего :татического давления, до a*f = (4,45, 3,9, 3,55)хШ8 Н/м2 , и уменьшение :жимающих напряжений от ст^ = -3,55-108 Н/м2 до crj = -(3,18, 2,8, 2,52)х108 Н/м2 при мгновенном уменьшении упругих характеристик материала в области воздействия до величин Е = (0,9, 0,8, 0,7)Ео. После окончания импульсного воздействия в оболочке происходят колебания параметров напряженно-деформированного состояния относительно положения равновесия оболочки с упругими параметрами Ë(a,p,z), определяемого действием внутреннего статического давления.

В определенных случаях воздействие лазерного излучения сопровождается разрушением тонкого поверхностного слоя, т.е. импульсным уменьшением толщины конструкций в области воздействия, которое описывается выражением вида

ц.н-лнм /(/)4f" 1П1.

' м м [1, I > àl, =10-1f

На рис. 4.7 показано изменение во времени напряжений а * (а = 0, р - 0) и <т) (а = 0,5, р = 0) для оболочки из органопластика; здесь кривые 1, 2 и 3, 4 определяют напряжения сг; и Ор при значениях толщин оболочки h ~ (0,9, 0,8)Л0 соответственно. При импульсном изменении толщины после окончания воздействия происходит увеличение растягивающих а^ и сжимающих а • напряжений, вызванных внутренним статическим давлением, до своих максимальных значений, затем происходят колебания оболочки относительно положения равновесия, соответствующего оболочке с переменной толщиной

h{a ,/?) = А,/,(а)/г09),

<e*„,o',). 10* К/и1 6

-2

d s Л У* \

f

te .1.

(«'..о',). Ю" Н/м*

0,6

1.2

1,8 1.10"'с

\ А /

fh А- /

V V

■vO vTV -V2

0,6

1,2 /.10 с

Рис. 4.6. Изменение во времени напряжений а * (et = 0, р = 0) и а^ (с = 0,5, р = 0) для оболочки; кривые 1 - 3 и 4 - 6 характеризуют напряжения <т и о-; при следующих значениях упругих параметров: Е = (0,9, 0,8, 0,7)£Г( соответственно.

Рис. 4.7. Изменение во времени напряжений <т ; (et = 0, р = 0) и ст* (с = 0,5, /7 = 0) для оболочки; кривые 1, 2 и 3,4 определяют напряжения <х ; i а* при значениях толщин оболочки h = (0,9,0,8)/i0, соответственно.

О 0.4 0,8 Р

Рис. 4.8. Результаты испытаний на прочность гладких оболочек пр импульсном лазерном воздействии; кривые I, 2 характеризуют соответственно, экспериментальные и расчетные сочетания параметро внутреннего статического Р', и внешнего импульсного давления ст!,, пр: которых происходит разрушение оболочек.

нагруженной внутренним давлением. После окончания воздействия характер изменения во времени напряжений <т*, а^ является близкими как при импульсном изменении упругих свойств материала, так и при импульсном изменении толщины оболочки.

На рис. 4.8 представлены результаты испытаний на прочность гладких цилиндрических оболочек при импульсном лазерном воздействии; кривые 1, 2 характеризуют, соответственно, экспериментальные и расчетные сочетания параметров внутреннего статического 7' и внешнего импульсного давления а].,, при которых происходит разрушение оболочек. При этом кривая 1 получена на основе обработки экспериментальных данных (обозначены звездочками). Сравнение экспериментальных и расчетных значений параметров 7', и а.'.,, при которых происходит разрушение оболочек, показывает, что наблюдается их удовлетворительное совпадение.

Как отмечалось выше, действие на оболочки концентрированных потоков энергии лазерного излучения приводят к образованию областей с повреждениями (уменьшение толщины, снижение упругих и прочностных свойств). Эти повреждения существенным образом влияют на характер напряженно-деформированного состояния оболочек.

Приведенные выше результаты экспериментальных исследований получены на модельных конструкциях оболочек, выполненных из таких же материалов, как и реальные конструкций (корпуса, перекрытия и т.д.). Однако размеры моделей существенно меньше, чем у реальных конструкций. В инженерной практике очень важным является решение вопроса о возможности использования результатов экспериментальных исследований, полученных на моделях, для элементов натурных хшструкций. С использованием методов анализа размерностей получено решение этой задачи.

Глава 5. Исследование особенностей процессов разрушения материалов конструкций при воздействии лазерного излучения

В данной главе представлены результаты экспериментальных исследований по трещинообразованию и разрушению конструкций. Исследуются как прозрачные, так и непрозрачные конструкций. С помощью высокоскоростной видеосъемки устанавливаются особенности возникновения и развития трещин, а также устанавливаются статистические закономерности образования трещин.

Важность построения полной физической картины воздействия лазерного излучения на конструкцию и адекватного отражения происходящих теплофизических и термомеханических процессов наглядно иллюстрируется следующими цифрами, определяющими энергозатраты на разрушение алюминиевой пластины толщиной 2 мм:

- тепловой механизм разрушения - 109 Дж/см2;

- разрушение в термоупругих волнах растяжения-сжатия ~ 108 Дж/см2;

- разрушение при термоупругих изгибных деформациях ~ 106 Дж/см2.

Подобная картина имеет место и для деструктнрующих композиционны;

материалов (при тепловом механизме удельная теплота разрушения -18 КДж/г при откольном механизме разрушения она снижается до 1,2 КДж/г).

Приведенные примеры показывают, что отсутствие должного анализ; физической, механической и тепловой картины воздействия и, как следствие формирование упрощенной модели воздействия КПЭ ЛИ на ДЭКСС неадекватно описывающей протекающие при этом процессы, может привести ( ошибкам на несколько порядков.

Механические отклики элемента конструкции на высокоинтенсивньк воздействия лазерного воздействия разделяются на волновые (малое характерное время) процессы :1 изгибные (большое характерное время). Эти отклики могут быть вызваны как механическим действием (импульс давления плазмы), так I термоупругими эффектами. Возможны следующие типы механических отклико! элемента конструкции на воздействие высокоинтенсивных потоков энергш лазерного излучения, типы достижения предела несущей способности I разрушения:

- термоупругие изгибные деформации;

- потеря устойчивости под действием термоупругих напряжений;

- изгибные деформации под действием давления плазмы;

- разрушение в термоупругих волнах напряжений растяжения-сжатия;

- разрушение в волнах напряжений от действия давления плазмы.

Указанные типы достижения предела несущей способности и разрушенш

материала конструкции для различных условий нагружения могут реализоваться как отдельно, так и в комплексе. Определение зон их возможной реаггзацш производилось исходя из анализа нагружения прямоугольной шарнирно-опертог пластины. Проведенные эксперименты позволяют определить границы 301 достижения предела несущей способности элементом конструкции.

Результаты в виде номограмм в координатах длительносп импульса/плотность лазерного излучения получены для различных параметроЕ воздействия и условий окружающей среды. Пример такой номограммы построенной для элемента конструкции из алюминиевого сплава, представлен не рнс. 5.1. На рассматриваемом рисунке приняты следующие обозначения: 1 ■ граница плавления, 2 - граница испарения, 3 - граница, выше которой отсутствует глубинный прогрев материала, 4 - граница пробоя в жидкости, 5 • область потерн устойчивости, 6, 7 - области достижения предела несущей способности при термоупругом изгибе и изгибе от действия давления плазмы соответственно, 8, 9 - области возможного образования отколов в материале от действия термоупругих волн напряжений и волн напряжений от давления плазмы, соответственно.

Полученные номограммы позволяют производить первоначальный анализ

1п/см

410 \1!т/смг

3"

3' >4

\ 8

1 / 4 г

У уй / 3 г

/ 'ч.

д а 1а 1М

й О " О ■ о А &

о р о ._а о • о ■

о ■ ъ (?—р Ч в ^ п • &

о • • """"Л А • Ч

• • ь 0

О о

0

10"" 10" 10'* «И 10"4 10"1

1 Г,

Рис.5.1. Области реализации различных механизмов разрушения ДЭКСС при юздейетвиях КПЭ ЛИ.

Рис. 5.2. Границы достижения материалом конструкции предела несущей шособности по механизму образования пластического шарнира по кожуру тзерного пятна (1); в центре лазерного пятна (2); отсутствие шарнира (3).

10 20 Время, 10 * сек

О - Обшая »лошадь трещины, мм2

* - Число 1р«шин

* • Длнна о5л*ст»1рв1рушения, мм

О 40 80 !29 160

-6

Вргмн, 10 сек.

Рис. 5.3. Зависимость параметров разрушения от времени: а - рост одной трещины (в воздухе); б - рост одной трещины (в жидкости); в - интегральные характеристики разрушения.

характера нафуження и механических откликов элемента конструкции, что дает возможность формулировать расчетные модели, адекватно описывающие совокупность реализующихся при высоконнтенсивных воздействиях лазерного излучения теплофизических и механических процессов. Кроме того, на основе их анализа могут быть сделаны следующие выводы:

- для коротких импульсов (г, < 10"7 с) с высокой плотностью энергии лазерного излучения (/ > 108 Вт/см2) будут реализовываться отколы в волнах растяжения-сжатия по толщине элемента конструкции;

- для длинных импульсов (т, , > 10"' с) с умеренной плотностью энергии лазерного излучения (I <!08 Вт/см?) возможно достижение элементом конструкции предела несущей способности при изгибном деформировании.

Критерием достижения конструкцией предела несущей способности является образование пластического шарнира. Установлено, что возможна реализация двух характерных типов достижения предела несущей способности:

- образование пластического шарнира по контуру облучаемого лазерного пятна при высокой плотности потока излучения;

- образование пластического шарнира в центральной части облучаемого пятна при умеренной плотности потока излучения.

Количественное сравнение результатов наших экспериментов с теорией представлено на рис. 5.2, где приняты обозначения: Р0/Р' - отношение давления предварительного наддува оболочки к предельному давлению наддува, д -плотность потока поглощенной энергии. Цифрами 1,2,3 соответственно обозначено: образование пластического шарнира по контуру лазерного пятна, образование пластического шарнира в центре пятна, отсутствие пластических шарниров; индексами а, Ь -соответственно обозначены результаты расчета и экспериментальные данные. Расчетная граница достижения предела несущей способности обозначена сплошной кривой, экспериментальная - пунктирной.

Из приведенных данных видно, что экспериментальные и расчетные результаты совпадают с точностью до 10%. Проведены исследования ряда практически важных задач в широком диапазоне плотностей потока энергии лазерного излучения, длительностей импульса и параметров оболочки, при наличии и отсутствии плавления и плазменного образования.

По кадрам скоростной киносъемки проводилось определение скорости роста отдельных трещин. Измерение кинетики роста трещин показало, что время роста, одной трещины составляет до (100-=-150)-10'6 сек, т. е. не более 10 + 15 %от времени действия импульса.

Образование и рост отдельных трещин происходят в разные периоды действия импульса лазера. Скорость роста трещины и течение перв ¡х 50-10 6 сек. составляет 10-5-15 м/сек, после чего рост трещины замедляется и дальнейший рост ее размеров, идет со скоростью 3 м/сек. Типичная кривая роста трещины в случае, когда пластина находится в воздухе, приведена на рис. 5.3 а. Из анализа картин процесса следует, что позднее образовавшиеся трещины экранируют

рещины, расположенные дальше от источника лазерного излучения, и приводят : прекращению их роста.

Из анализа изображений скоростной видеозаписи следует несколько южных выводов. С точностью до разрешения, даваемого оптической системой и мульсией пленки, можно утверждать, что трещина имеет минимальные размеры около 0,03 мм) и приобретает их сразу после образования.

Скорости скачков в случае, когда пластина находится в жидкости, (рис. 5.3 >) из-за диссипативных процессов велики и достаточно стабильны - 1504 180 л/сек. Основная часть длины трещины возникает за счет скачков и лишь ^значительная - за счет постепенного ее роста. В ряде случаев трещины имеют ¡однообразную поверхность, которая указывает на то, что они распространяются жачками. Такая волнообразная поверхность разрушения указывает на штоколебательный характер разрушения. По кадрам скоростной видеосъемки 5ыла измерена длина области разрушения, т. е., расстояние между крайними грещинами. Результаты таких измерений приведены на рис. 5.3в.

Из графика видно, что размеры области разрушения быстро растут в течение 5010"6 сек. Скорость роста области разрушения в этом интервале вставляет в среднем 100 м/сек. После этого область разрушения еще около 100-10"6 сек растет со сравнительно небольшой скоростью 20 м/сек. Отметим, что появление видимых первых трещин происходит с некоторой задержкой после образования изменений в месте появления трещины, что видно на цветной пленке. Величина задержки имеет порядок 10-10"4 сек.

По кадрам скоростной видеосъемки была также измерена площадь всех трещин, видимых с увеличением в 10 раз на каждом кадре пленки. Результаты измерений приведены на рис. 5.3 в. Из графика видно, что площадь растет пропорционально времени действи: лазерного луча и скорость роста площади равна примерно 0.1 м2/сек. При этом в начале действия лазера площадь растет за счет образования новых трещин, тогда как в конце - в основном за счет дальнейшего роста старых трещин. Последнее хорошо видно из того же графика, где показано общее количество образовавшихся трещин во времени.

Было установлено, что рост трещины сначала идет быстро, а затем замедляются по мере экпанирования ее другими трещинами. Обнаружен также скачкообразный рост трещин, причем 'скорости скачков на порядок больше скорости роста трещин в том же интервале. Общая площадь разрушения растет линейно со временем, причем в начале процесса в основном за счет увеличения числа трещин, а в конце - за счет дальнейшего роста образовавшихся трещин.

Часто технологическое оборудование и несущие конструкции в процессе эксплуатации подвергаются интенсивному облучению мощными потоками энергии лазерного излучения. В таких случаях для их защиты применяют различные композиционные теплозащитные покрытия, что обуславливает необходимость детального исследования их поведения в условиях воздействия интенсивных потоков энергии. Характер и особенности их разрушения

определяются, с одной стороны, химическим составом и структуро армирования, а с другой — параметрами воздействующего излучения.

Исследовались двухслойные теплозащитные покрытия двух типо нанесенные на прямоугольную пластину из алюминиевого сплава с размерам сторон 0,12x0,12м толщиной 2-Ю'3 м, которая имитировала стенку защищаемо конструкции. Верхний слой теплозащитного покрытия представлял собо угольный трикотаж, пропитанный кремнийсодержащим связующим (покрыта №1: плотность />=1,4• IО3 кг/м3, теплоемкость с - 1,38-101 Дж/кг-К, коэффициен теплопроводности /1=0,33 Вт/м-К), или углеродосодержащий композиционны материал (покрытие №2: />=1,3-103 кг/м\ с= 1,05-103 Дж/кг-К, Л =0,7 Вт/м-К). 1 качестве второго (нижнего) слоя покрытия в обоих случаях исполъзовалс синтетический каучук со стеклянными микросферами (р =0,7103 кг/м3, с= 1,6-10 Дж/кг-К, Л- 0,14 Вт/м-К). Общая толщина двухслойного покрытия составляла 6мм. Режим лазерного воздействия — импульсно-периодический, длина волш излучения 1,06 мкм, частота следования импульсов 33 Гц, число импульсов I пучке 50-60. Общая длительность воздействия т„ » 1,6 с, длительность импульс: ги * 3 мс. Полная энергия излучения Е на поверхности образца, измеренная I помощью теплового преобразователя энергии ТПИ-2М, составляет 30-40 кДж.

Исследования показали, что максимальный прирост температуры межд> слоями покрытия достигается через 30-40 с и составляет около 35 и 20°С дл> покрытия №1 и №2 соответственно. Температура пластины из алюминиевое сплава при этом не изменялась, что говорит о высоких теплоизолирующие свойствах исследуемых теплозащитных покрытий.

На основе метода многофакторного регрессионного анализа изучень: основные факторы, влияющие на геометрические размеры возникающих при гидролазерном обострении трещин. Получены исходное уравнение для р-диусг трещины г. Зависимость г от основных параметров в общем случае можнс выразить функцией нескольких переменных:

где IV - энергия импульса лазерного излучения; х - продолжительность импульса; - част фокусного расстояния линзы в глубь материала (см. рис. 2.2. в); д£~ изменение модуля упругости материала конструкции.

Можно оценить влияние каждого из приведенных параметров, задавая определенные фиксированные значения трем остальным. Получены эмпирические уравнения для радиуса и длины трещины:

/• = (1 - с-'1'"' ) {| (к,Е + Ь,) т2 + (*,£ + Ьг) г + к,Е + Ь,\1У + + (*,дя + />4) г2 +(*5д£ + Ь,)т + к^Е + Ь6 }

где ^.Л,,*,,*,,*,,^ ДАЛА " коэффициенты, учитывающие

конструктивно-технологические параметры установки.

Глапа 6. Некоторые дополнительные экспериментально наблюдаемые механические процессы, протекающие при воздействии лазерного излучения на элементы конструкций

В предыдущей главе изучались процессы разрушения конструкций при щролазерном обострении. Почти одновременно происходят и- ряд других нтересных механических эффектов в системе «констру ция-среда», например, эзникновение ударных волн. Эти процессы являются взаимосвязанными и (аимообусловленными. Так, например, от энергетических характеристик мерного излучения и физико-механических характеристик материала знструкцин зависят возникновение ударных волн. При фокусировке коротких 1-30 нсек) и интенсивных (>10' Вт/см2) лазерных импульсов на конструкцию оверхиостный слой мгновенно испаряется (явление абляции) и превращается в оверхностную плазму с высокими температурой (около 10000 К) и давления (> I па), которая и излучает ударную волну при расширении. Они распространяются зк в среде, так и в материале (рис. 6.1). В свою очередь, ударные волны пособны существенно улучшить механические характеристики материала, апример, усталостную прочность, или залечивать уже существующие трещины; ни также способны в приповерхностной области генерировать значительные жимающие остаточные напряжения.

Рассмотрим процесс генерации импульса давления. Для этого принимается, то плазма является идеальным газом с корректирующим коэффициентом а, вляющегося отношением термической энергии к внутренней энергии (а=1 для деального газа) и учитываются процессы нагревания, адиабатического хлаждения и заключительного расширения плазмы. Процесс раскрытия оверхности раздела может быть выражено формулой:

де !(/)= является длиной плазмы (равной толщине поверхности

о

'аздела в момент времег ! I ) и Р(/) - давление в ударной волне, вызванное шазмой, в момент времени /, - импеданс конструкции (равен 1.5х107 кг/м2с |ля алюминия), 2г - импеданс среды (равен 1.65 кг/м2с для воды) и 2 -фиведенный импеданс. Если £,(/) - плотность энергии плазмы и /(() -интенсивность поглощенной энергии лазера, то закон сохранения энергии на »'трезке времени с малым шагом Л будет иметь вид: ¡{¡)Л = У(/)<//.(/)+ (/[£,(/)/.(<)]. }озникающее при этом давление дается следующей зависимостью:

^¿о + Ъ)

В этой формуле давление измеряется в ГПа, импеданс - а кг/м2с, штенсивность лазерного излучения - и Вт/м2. В случае использования воды в

Рис. 6.1. Модель для исследования возникновения и распространена! ударной волны в системе «конструкция - среда» при воздействии лазерного излучения.

3 <

о

Л

5 08

§ 0.6

§

В

А 0.4

5 02

п

о

6 0 о

о. С

Лазерный луч с высокой энергией

Лачсрные лучи : низкой

{—е— 0.514мкйч !.....ц.... |.06мкм/

—I—I—I—I—I—I—I—I—I—|—1—I—I—I—I—г

5 10 15

-13 1

Плотность мощности ЛИ 10 ЬВг/.м

20

Рис. 6.2. Влияние длины волны лазера на пропускаемое^ плотности мощности лазерного излучения через «паразитную» плазму (I), образованную лазером с длиной волны 1.06 мкм. на свободную поверхность жидкости.

честве окружающей среды, «=0.11 н имеем:

Р = 3.22 х К)"' х

Следует учитывать и эффект пробоя среды. Вода становится непрозрачной к :рвоначалыюму лазерному лучу вследствие создания «паразитной» плазмы (утри среды или на ее поверхности (рис. 6.2), являющегося следствием юцесса лавинной ионизации, которая уменьшает передачу энергии лазерного лучения к поверхности конструкции и следует уменьшать эти потери. Один их пгей состоит в модификации конфигурации лазерного импульса.

Другой подход для уменьшения потерь в «паразитной» плазме заключается использовании лазеров с более короткими длинами в^лн, чем 1.06 мкм. еодимовые лазеры). Для этого использовались лазерный луч с длиной волны 514 мкм (аргоновый лазер) с низкой интенсивностью, и фотодиодом измеряли ютность мощности излучения, пройденную через плазму пробоя (рис. 6.2), как дикцию от плотности мощности начального лазера (1.06 мкм). Результаты :слериментов установили тенденцию к увеличению пропускаемостн плазмой >обоя. Например, использование лазеров с длиной волны 0.514 мкм. позволяет »еличивать до 25 % пропускаемость плазмой пробоя по сравнению с 1ассической длиной волны 1.06 мкм.

На рис. 6.3 схематически показан принцип возникновения сжимающих ггаточных напряжении, состоящий из двух шагов: 1) во время взаимодействия перного излучения на конструкцию формируется импульс давления от быстро уширяющейся плазмы, создающий одноосное сжатие вдоль распространения тарной волны и растягивающие напряжения в плоскости, параллельной эверхности материала; 2) прилегающие зоны реагируют на изменение объема »зданием поля сжимающих напряжений внутри области воздействия. На рис. 4 показаны изменения остаточных напряжений по глубине материала, »данных известным дробеструйным методом и лазерной ударной волной. Как 1Дно, дробеструйная обработка генерирует больше сжимающих остаточных зпряжений, чем лазерная ударная волна лишь на глубине 0.1 мм. от эверхности. Однако, лазерная ударная волна влияет на более глубокие слон атериала, чем дробеструйная обработка, и создает значительные сжимающие статочные напряжения.

Рассмотрим распространение ударной волны в среде. Для этого исследуем заимодействие ударной волны на тонкостенную конструкцию, расположенную ад поверхностью мишени. Для исследовании выбрана наиболее простая схема: рямоугольная пластина защемлена по двум краям (см. рис. 2.3, здесь 7 -сследуемая пластина).

На рис. 6.5 показано: давление в ударной волне - 1, давление в центре ластины - 2. Перемещение центра пластины: - 3 с учетом кавитации и ревращений сложных диссипативных структур в простые; 4 - по схеме Шауера, ез учета кавитации и превращения структур - 5. После достижения ударной олной поверхности исследуемой пластины, происходит распад сложной

1. Во время воздействия лазера > Плазма

пда

Р,Х

Л

2. После воздействия лазера Зона воздействия

гт~т

Пластическая деформация

£

Оост<0)

Остаточные напряжения

Рис. 6.3. Принципиальная схема возникновения сжимающих остаточны напряжении при воздействии лазерного излучения на конструкцию.

^50 О

1 -50

|-100

1-150 в

8 -200 1-250 | -300 б -350

-1—1—г—Г—г- -г—|—|—г—1—г—(—1— 1—г~х" »—т—г—

/ -ГО т—^—■— ——(и

- р-лр3^2-"^ —П— Лазерная ударная волна -

—Ш— Дробеструйная обработка _

Г1П 1 1.1.....1.. 1 < 1 ■ 1 ■ iii.ii 1 1

0.2

0.4 0.6

Глубина (мм)

0.0

Рис. 6.3. Распределение остаточных напряжении по глубине материал при обработке поверхности лазерной ударной волной и дробеструйны методом.

Рис. 6.5. Давление в центре пластинки и его перемещение во времени.

и

Ы5ш 1 Ы85»м н 2 ЬЭООкк

V/ X а V V 1 а V V и V0 V

Рнс. 6.6. Форма прогиба пластины в различные моменты времени.

V. п

\ л> ■

г

N

—7-Н 4

О 5 10 15 20 25

Рис. 6.7. Зависимость максимальных прогибов в центре пластины от «личины ударной волны.

дисснпативной структуры на простые и уже они вторично (естественно, меньшей интенсивностью) обрушиваются на нее, что приводит к вторично; повышению давления в центре платины.

На рис. 6.6 показана форма прогиба пластины в различные момен времени.

Анализ графиков показывает, что весь процесс деформаций пластш можно условно разбить на три периода.. В I период (/ < 20 мкс) пласти деформируется только вблизи опор. Это указывает на то, что на пластин действует волна, возникшая в ¿5-режнме с обострением, в частности, по втор* собственной форме; при этом ее центральная часть движется поступательно к твердое тело. Давление на пластинке при I = 0 равно 2Р„. До пластинки достига лишь передний фронт дисснпативной структуры.

Во II периоде фронт волны достигает поверхности пластины, происход: превращение сложной структуры в простые: © г ©, (временной интервал: : мкс < 1 < 200 мкс) и образование кавитационных пузырьков. Изгибш деформации пластины, распространяясь от опор, постепенно захватывают в> большую часть пластины.

В Ш периоде (/ > 200 мкс) происходит обрушивание волн в виде прость структур (и кавитационных пузырьков) на пластинку. Давление в жидкости и ) пластинке начинает повышаться. Вследствие этого скорость движения пластин несколько увеличивается. Форма прогиба и пластины к этому моменту близка синусоидальной, а деформации происходят в основном вследстт пластического деформирования растяжения срединной поверхности. Дальи пластина довольно быстро останавливается. В дальнейшем происходят лиц небольшие упругие колебания пластины в сплошной жидкости.

Таким образом, появление и учет кавитации и наличие цепочк превращений сложных структур в простые коренным образом меняет вес динамический процесс деформирования платины. Без учета кавитации и так!: превращений максимальный прогиб пластины гораздо меньше. Лучши результат дает схема Шауера. Однако эта схема не учитывает вторичног повышения давления в жидкости и поэтому занижает максимальные прогиб: пластины.

Максимальный прогиб пластины:

На рис. 6.7 приведены наши экспериментальные и расчетные знамени максимальных прогибов пластин при воздействии ударной волш экспоненциального профиля с различной энергией. Расчет! выполнен! численным методом по двумерной теории кавитации - 2, по гипотезе Шауера -; без учета кавитации - 4 и по последней приведенной формуле. На этом ж рисунке нанесены экспериментальные точки. По нашей схеме (рис. 2.3 максимальный прогиб пластины определялся через отклонения лазерного луч:

редставленчыг данные свидетельствуют о хорошем совпадении двумерного 1счета с экспериментом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Разработана единая методика комплексных экспериментальных исследований динамических процессов, протекающих при воздействии концентрированных потоков энергии лазерного излучения на деформируемыми элементами конструкций, соприкасающихся с различными средами; изучено возникновение критических состояний системы, которое рассматривается как результат динамических процессов, протекающих в режимах с обострением, и образованием различных диссипативных структур и локализации возмущений. Исследован механизм гидролазерного обострения при взаимодействии концентрированных потоков энергии лазерного излучения с деформируемыми элементами конструкций, соприкасающихся со средой, позволяющего преобразовать часть энергии лазерного излучения в различные виды механической энергии. Установлен диапазон мощности лазерного излучения, при которых происходит возникновение режимов с обострением. Показано, что в зависимости от соотношения между нелинейными коэффициентами среды: коэффициентами диссипации и интенсивности нагрева, возможны три различных механизма протекания режимов с обострением; без эффекта локализации; с локализацией в одной точке; с локализацией на определенной глубине.

Показано, что механизм возникновения автоколебаний конструкций при гидролазерном обострении обусловлен парниковым эффектом и эффектом экранирования потока энергии лазерного излучения парогазовым пузырьком, и существованием релаксащ энных процессов в гидрогазодинамике парогазового пузырька, обеспечивающих обратную связь между лазерным излучением и материалом конструкции. Установлен диапазон значений потока энергии лазерного излучения, при котором возникают автоколебания. Приведены результаты экспериментальных исследований автоколебательных процессов, описывающих динамику тепловых и механических параметров конструкций в диапазоне частот 10! * 104 Гц. Исследовано влияние импульсного изменения упругих и геометрических характеристик материалов конструкции, вызванных воздействием концентрированных потоков энергии лазерного излучения, на автоколебания и напряженно-деформированное состояние цилиндрических оболочек.

Исследованы особенности разрушения конструкций при гидролазерном обострении. Показано, что для коротких импульсов (г,< 10"7 с) с высокой плотностью энергии лазерного излучения (/ > 108 Вт/см2) будут реализовываться отколы в волнах растяжения-сжатия по толщине элемента конструкции, а для длинных импульсов (г, > 10"' с) с умеренной плотностью

энергии лазерного излучения (106 Вт/см2 </ <108 Вт/см2) возможно достижеш элементом конструкции предела несущей способности при изгибнс деформировании. Определены сочетания параметров статическо нагружения и концентрированных потоков энергии лазерного излучения, п[ которых происходит разрушение элементов конструкции.

5. Установлено, что при воздействии лазерного излучения на деформируем] элементы конструкций возможна реализация двух характерных тип достижения предела несущей способности материалом конструкции, котор! соответствуют протеканию процесса в разных режимах с обострением: образование пластического шарнира по контуру облучаемого лазерного пят при высокой плотности потока излучения; 6) образование пластическо шарнира в центральной части облучаемого пятна при умеренной плотное потока лазерного излучения. Получены экспериментальные даннь характеризующие макрокинетические закономерности и энергетическ параметры разрушения двухслойных композиционных теплозащитш покрытий при воздействии лазерного излучения. Температура защищаем конструкции при этом практически не меняется, что говорит о высок теплоизолирующих свойствах предлагаемых теплозащитных покрытий.

6. Разработана методика получения силового поля при гидролазерш обострении путем создания мгновенного микровзрыва, что дает возможное получать ударные волны, обладающие малыми и конечными амплитудами также мощное силовое поле. Установлено положительное влиян распространяющихся в конструкции ударных волн на прекращен дальнейшего роста отдельных видов трещин, присутствующих конструкциях, что улучшает механические характеристики материала.

7. Исследованы особенности распространения ударной волны, возникшей и гидролазерном обострении, в материале конструкции. Установлено, что л любого материала можно подобрать оптимальные параметры воздейств ударной волной, которые обеспечат создание в материале поля максимальн] сжимающих остаточных напряжении, что значительно улучшает механнческ характеристики материала. Зафиксировано повышение усталостной прочное материалов конструкций при их обработке ударной волной, Урове увеличения предела выносливости находится в пределах от + 20 до 35 Проведен сравнительный анализ по изучению улучшения усталости! характеристик при обработке материалов дробеструйным методом и ударн волной. Предложена методика комбинированной обработки многослойш конструкций непрерывный! и импульсным лазерами для улучшения механических характеристик. Установлено, что такая комбинировав обработка является эффективным средством для увеличения к износостойкости материала, так и усталостного сопротивления (+ 50 % л предела усталости).

8. Исследован процесс распространения ударных волн, возникающих и пщролазерном обострении, в среде. Изучены особенности возденете

ударной волны на тонкостенную конструкцию, расположенную в жидкости около мишени. Экспериментально установлено вторичное повышение давления на пластинке, обусловленное кавитационными эффектами и распадом сложной дисснпативнои структуры на простые при достижении фронтом ударной полны поверхности конструкций. Во время взаимодействия ударной волны с пластиной классифицированы и проанализированы три стадии процесса деформирования пластины.

Разработаны рекомендации и конструктивные схсмы по практическому использованию полученных в работе результатов. В частности, определены технологические возможности лазерного микровзрыва для лазерной штамповки при обработке трудноштампуемых заготовок; предложена конструкция лазерного насоса, в котором лазерный импульс подается в реактор синхронно, что позволяет получить такую конструкцию насоса, которая не содержит подвижных частей; предложен способ гидролазерной сборки теплообменников и др. Отдельные результаты работы уже используются на заинтересованных предприятиях оборонного комплекса и область их применения может быть существенно расширена.

Основные результаты диссертации опубликопаиы в следующих работах:

. Образцов И.Ф., Скворчевскнй А.К., Сахвадзе Г.Ж., Новиков А.Б. Автоколебательный эффект при решений задач качества И Качество: теория и практика, 1999, № 2. - С. 7- 13. . Разумовский И.А., Сахвадзе Г.Ж. Эксперимеитально-аналитический метод исследования неоднородных попей остаточных напряжений, остающихся в конструкциях после гидролазерного обострения, с использованием кругового отверстия-индикатора // Труды Всероссийской научно-технической конференции "прочность и живучесть конструкций". - Вологда, 1993.- С. 86 -89.

. Сахвадзе Г.Ж. Исследование точности измерения параметров трещшю-образования и роста трещин в конструкциях при лазерном воздействии и пути ее повышения П Труды XI научн. конф. молодых ученых ИМАШ: Тез. докл. - М.: ИМАШ, 1987. - С. 46 - 47. . Сахвадзе Г.Ж. Экспериментальное исследование особенностей разрушения двухслойных композиционных теплозащитных покрытий лазерным излучением // Труды Всесоюзн. научно-техн. конф. по экспериментальным методам в механике деформируемого твердого тела. - Калининград: КалГУ, 1988.-С. 103 - 106.

. Сахвадзе Г.Ж. Исследование нестационарного взаимодействия ударных волн лазерного микровзрыва с тонкостенной конструкцией в жидкости // Труды Х1У Всесоюзн. конф. по теории пластин и оболочек. - Т.2. - Тбилиси; ТГУ, 1987.-С. 406-411.

6. Сахвадзе Г.Ж. Исследование структурных, геометрических и энергетическ! характеристик лазерного луча, как инструмента для создания ударных волн Труды XI научи, конф. молодых ученых ИМАШ: Тез. докл. - М.: ИМА1 1987.-С.45-46.

7. Сахвадзе Г.Ж. Повышение усталостных характеристик материала ударньт волнами, образовавшихся при лазерном микровзрыве // Труды Всесоюз научно-практической конф. "Проблемы научно-технического прогресса современных условиях". - Кутаиси, 1991. - С. 162 - 165.

8. Сахвадзе Г.Ж. Использование лазерного луча, как источника ударных волн, задачах нестационарной гидроупругости // Труды XII научи, конф. молодь ученых ИМАШ. - М.: ИМАШ, 1989. С. 43 - 45.

9. Сахвадзе Г.Ж. Исследование автоколебаний оболочек, соприкасающихся жидкостью, при воздействии концентрированных потоков энергии лазерно излучения // Труды Всесоюзн. научно-практической конф. "Проблем научно-технического прогресса в современных условиях". - Кутаиси, 1991 С. 173- 178.

10. Сахвадзе Г.Ж., Минаев А.Я., Скворчевскнй А.К., Милько М.М. Особенное процесса разрушения материалов при лазерной балансировке II Труд Всесоюзн. конф. "Современные методы и средства уравновешивания маил и приборов". - Воронеж, 1989. - С. 13 - 15.

11. Сахвадзе Г.Ж., Разумовский И.А. Методы анализа существенн неоднородных полей остаточных напряжений в элементах конструкций однородных и биметаллических материалов // Труды Всероссийской научи технической конференции "прочность и живучесть конструкций". - Вологл 1993.-С. 194- 198.

12. Сахвадзе Г.Ж., Скворчевскнй А.К., Потемкин Б.А., Новиков А.Б. К вопро улучшения усталостиых характеристик материалов путем их обрабоп лазерной ударной волной // Труды пятой международной конф. "Проблем управления безопасностью сложных систем". - Т. 2. - Москва, 1998. - С. 2U 216.

13. Сахвадзе Г.Ж., Скворчевскнй А.К., Потемкин Б.А., Новиков А.Б. Об однс механизме улучшения механических характеристик материалов п| комбинированной обработке непрерывным и импульсным лазерами // Тру/ пятой международной конф. "Проблемы управления безопасностью сложнь систем". - Т. 2. - Москва, 1998. - С. 212 - 214.

14. Сахвадзе Г.Ж., Скворчевскнй А.К., Растягаев В.И. Использование эффек гидролазерного обострения при проектировании новых лазерш балансировочных станков // Труды Всесоюзн. конф. "Современные методы средства уравновешивания машин и приборов". - Воронеж, 1985. - С. 11 - 13

15. Скворчевскнй А.К, Милько М.М., Новиков А.Б., Сахвадзе I .) Гадролазерная запрессовка детален теплообменников // Наука производству. - 1998. - № 10. - С. 35 - 38.

. Скворчевский А.К, Потемкнн Б.А., Новиков А.Б., Сахвадзе Г.Ж., Королева И.1-1. Методика экологической оценки поверхности конструкции с помощью лазерного сканирующего микроскопа И Труды научно-практической конф. "Промышленная экология - 97". - Санкт-Петербург, 1997. - С. 381 - 385.

. Скворчевский А.К, Сахвадзе Г.Ж., Новиков А.Б. Эффекты гидролазерного обострения в задачах механики // Сборник трудов ИМАШ РАЛ, иосв 60-летию ИМАШ РАН.

. Скворчевский А.К, Новиков А.Б., Сахвадзе Г.Ж. Разработка портативных виброакустнческнх дозиметров И Труды научного семинара под руководством академика К.В. Фролова. - Москва, 1998. - С. 182 - 190.

. Фролов К. В., Скворчевский А.К., Потемкин Б.А., Сахвадзе Г.Ж., Новиков А.Б. Лазерный диагностический комплекс для обнаружения трещин в материалах конструкций II Труды научно-практической конф. "Промышленная экология - 97". - Санкт-Петербург, 1997. - С. 373 - 377.

. Frolov K..V., Cherpakova N.. Sakhvadze G. Displacement Vector Determination Through Use of Fringe Patterns Symmetry Properties Produced by Holographic lnterferometry // Proc. Third Interdisciplinary Symmetry Congress. - Washington D.C. - 1995. - V. 6, N 2. - P. 218 - 222.

. Frolov K.V., Sakhvadze G J., Skvorchevsky A.K. Research of process of formation of cracks at a hydrolaser peaking//Russian Technology. - 1995.-P. 10- 12.

. Frolov K.V., Sakhvadze G.J., Skvorchevsky A.K. Research of process of occurrence of the shock waves at effect of laser radiation on the system "Structure

- environment" If Russian Technology. - 1995. - P. 3 - 4.

. Frolov K.V., Skvorchevsky A.K., Sakhvadze G.J. Effect of the hydrolaser peaking and mechanical phenomena, connected to it // Russian Technology. - 1995. - P. 6 -7.

. Frolov K.V., Sakhvadze G.J., Skvorchevsky A.K. Research of the self-oscillations at effect of laser radiation on the system "Structure - fluid" // 5lh International Congress on Sound and Vibration. - St. Petersburg, Russia. - ¡996. - V. 2. - P. 1039

- 1044.

. Sakhvadze G.J., Razumovsky I.A., lvanov M.V. Experimental-analytical Methods for Investigating of Inhumogeneous Residual Stresses by Use of Circle Hole as Stress Indicator // Proc. Intern. Conf. of Photomechanics. - Novosibirsk, 1995. - P. 36- 39.

I. Skvorchevsky A.K., Sakhvadze G.J., Frolov K..V. Research of features of destruction of composite heat-shielding coatings by laser radiation // Russian Technology. - 1995. - P. 8 - 9.