Метод исследования динамики полей напряжений Текст научной статьи по специальности «Физика»

лись зависимости величины пробега лидирующих дислокаций от времени выдержки кристалла под нагрузкой {см. рис. I, 2: кривая 1). Затем строились аналогичные зависимости, но полученные при одновременном действии нагрузки и УФ излучения (на рис. I. 2: кривая 2).Установлено. что индентирование и одновременное облучение образцов ультрафиолетом увеличивает величину пробега головных дислокаций в дислокационных розетках как краевой, так и винтовой ориентаций.

Отмечено, что влияние УФ облучения неравноценно для различных времен экспозиции. При малых временах (до 5 мин.) величина пробега возрастает. Длина

„..-..«Н ,,г,л„,.,„||,от'Пп о о ~ ‘чЛО/_ ! „„В,,,»,,

чении времени воздействия ультрафиолета длина лучей сокращается до размеров, соответствующих нагружению без облучения. Эффект наблюдается на дислокационных лучах краевых и винтовых ориентаций и наиболее выражен при небольших нагрузках.

Наблюдаемые эффекты объяснены с позиций дислокационно-жеитонных взаимодействий. При УФ облучении экситон взаимодействует с заряженной ступенькой на дислокации, вызывая движение стуненьки вдоль дислокации, а сама дислокация при этом смещается на одно межатомное расстояние. За счет этого взаимодействия облегчается преодоление дислокацией сечки стопоров. Большие времена выдержки вызывают

релаксацию напряжений непосредственно в отпечатке, что обеспечивает обратимое движение дислокаций в область отпечатка и. как следствие, сокращение длины лучей дислокационных розеток.

ЛИТКРАТУРА

1. Федоров А.И. Упрочнение металлов под воздействием УФ-излучения И Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24. №23. С. 14-18.

2. А Орамишш т М. Г. АхяшУиани Ч / Образова 11 и с стаб и л и) и ро ван -пых 1-'2-цснтров в окрашенных кристаллах и Г под действием внешних полей // ФТТ. 1998. Т. 40. № 11. С. 2044 - 2050.

3. АОрамитниш М.Г.. Ахвждиапи 11 . Кашоа-ишпиш Т.Л., Кпача/)-!с Н.Г.. ( арапкУк' З.К. Релаксационные процессы в окрашенных кристаллах Ы: после совместного воздействия УФ излучения и ударной волны /У ФТТ. 2000. Т. 42. № 10. С. 1794-1799.

4. Каштееаская НА., ( снсин Р.П. Моделирование фотохимических превращений и фотопотемнения пленок фоторсзисторов под действием импульсного вакуумного ультрафиолетового излучения //Физика и техника полупроводников. 2000. Т. 34. Вып. 7. С. 857-860.

5 Головин Ю.И.. Мор.'ушм Г.К, /кнЪшевич М.И , Шлпрак ('.3. Оптиче-

ское гашение магнктопластического 'эффекта в кристаллах №С1 // ФТТ. 1997. Т. 39. № 8. С. 1389-1391.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 05-01-00759, № 06-01-96320р).

Поступила в редакцию 11 октября 2006 г.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ

© В.А. Федоров, Т.Н. Плужникова, А.В. Чиванов, Р.А. Кириллов, А.М. Киреев

Feodorov V.A.. Pluzhnikova T.N., Chivanov A.V., Kirillov R.A., Kireev A.M. Method research dynamics of fields stress. Dynamics of change of fields stress at tips of cracks in alkali-halide crystals at influence of electromagnctic radiation of infra-red. visible, ultra-violet and x-ray ranges is investigated. The method of mathematical modelling appreciates a relaxation of fields stress.

Решение вопросов прочности материалов и устранение причин поломок деталей машин и конструкций, в первую очередь, связано с нахождением законов распределения напряжений.

Исследование распределения напряжений возможно с помощью математической теории упру] ости, в которой отыскивается функция напряжений. Однако аналитическое решение уравнений при сложных граничных условиях является чрезвычайно громоздким для практического применения. В силу этого исследователь вынужден при решении задач прибегнуть к экс-периментальным методам. Одним из этих методов является поляризационно-оптический метод исследования распределения напряжений в прозрачных моделях, известный под названием метода фотоупругости.

Цель работы: 1) исследовать динамику полей напряжений в области вершины трещины при воздействии излучения различных длин волн: 2) методом компьютерного моделирования обработать фотоупругие картины напряжений до и после воздействия.

Динамика полей напряжений у вершины трещины изучалась на кристаллах КС1 с количественным содер-

жанием примесей 10 вес.%. Из крупных блоков 110 плоскостям спайности выкалывали образцы. Размеры кристаллов составляли 15x30x2 мм. Каждый образец ЩГК скалывали по плоскости спайности (100) па некотором расстоянии Й1 от оси симметрии кристалла. Для этого вдоль оси симметрии кристалла вводилась трещина длиной 10 мм по плоскости (001). Возникшую при этом конфигурацию поля напряжений можно было увидеть в поляризованном свете. Кристалл при этом располагался так, чтобы плоскость трещины была параллельна плоскости поляризации поляризатора. Анализатор располагали в скрещенном положении.

Для сопоставления полей напряжений до и после воздействия излучения различных длин волн были проведены следующие исследования.

В первой серии экспериментов кристаллы подвергали воздействию светового излучения в зависимости от свегофильтра с длинами волн (350-760) нм от вольфрамовой лампы накаливания мощностью 20 Вт с максимальной энергией излучения в спектре 1.15 эВ. одновременно нагревающей образцы до температуры 325 К.

Освещенность поверхности образцов составляла 100 лк. Время воздействия варьировалось от 60 до 80 мин.

Во второй серии кристаллы подвергали воздействию ультрафиолетового излучения с длиной волны X = 250 нм. Время воздействия до 60 мин.

В третьей серии кристаллы подвергали воздействию излучения с длиной волны X = 0,154 нм. Погло-

-4

шенная доза изменялась от 1,8-10 до 1,8 мрад.

Методика обработки черно-белых картин динамики нолей напряжения заключается в следующем.

11а языке программирования Делфи была написана программа, которая последовательно по пикселям считывает две черно-белые картины до и после облучения.

Из формулы J= у0БІп22а-ът2—- (где /? = С/а -

линейная разность хода, С - оптический коэффициент напряжения. ( - толщина образца, а - главное напряжение. Jo - максималыЮ'Возможное просветление, а - угол между плоскостью поляризации и направлением одного из главных нанряжений, X - длина волны облучения) получаем:

X ,~ili

с --------arcsin “ —

пО I

(1)

Находим разность напряжений двух картин в соответствующих точках:

Л о = ^--(arcsin 2 -^--arcsin 2 ■ (2)

В результате получаем картину изменения поля напряжений в кристалле, возникшую вследствие облучения.

Оптический коэффициент поглощения определили, используя синхронизацию видеосъемки роста полей напряжений и снятия кривой деформации (1пб1гоп-5565). Для кристаллов К.С1 он составил С = 8 ± 2 МПа.

Таким образом, зная интенсивность снега в материале. можно определить механическое напряжение, характерное для у гой интенсивности света. И. сравнив два состояния материала, можно сказать, что происходит внугри прозрачною диэлектрика - релаксация полей напряжений или наоборот увеличение ноля напряжений.

Программа позволяет исследовать фотоупругис картины в любом направлении, что даст возможность оцепить и сравнить влияние электромагнитного излучения различной длины волны на динамику полей напряжения в вершине залечиваемой трещины.

Установлено, что воздействие на ЩГК малых доз ионизирующего излучения УФ и рентгеновского диапазона длин волн вызывает снижение общего уровня напряжений в вершине трещины, определяемое по фотоупругим картинам.

Предложена методика компьютерного анализа полей упругих напряжений по фотоупругим картинам, позволяющая пе только качественно, но и количественно оценивать изменение уровня напряжений.

Установлено, что наибольшая релаксация полей напряжений наблюдается при воздействии УФ излучения.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 05-01-00759. № 06-01-96320р).

І Іоступила в редакцию 11 октября 2006 г.

ПЛАСТИЧНОСТЬ В ВЕРШИНЕ ОСТАНОВИВШЕЙСЯ ТРЕЩИНЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЛЬЕФ ПОВЕРХНОСТИ СКОЛА

© Ю.И. Тялин, В. А. Тяли на, А. А. Бутягин, Д. В. Золотова

Tyalin Yu.L Tyalina V.A., Butyagin A.A., Zolotova D.V. Plasticity in the tip of the stopped crack and geometrical relief of a surface cleavage. The plastic zone was represented by a line or a set of lines of sliding to planes, disposed to the plane of the crack under corner л/4 .Two stages of formation dislocation structure in the top of the crack was studied, firstly, the formation lines of sliding in the top of the stopped crack was studied, when the cry stal was loaded. Second, their evolution was investigated after the loading had been taken away. On second stage, the part of dislocations leaves on a plane of a crack under action of forccs of mutual pushing and the image, the part of convertible plasticity can reach half from the general number of dislocations.

Настоящая работа посвящена изучению пластического течения в вершине трещины нормального разрыва в щелочно-галоидных кристаллах. Численное моделирование процесса выполнено в [1. 2]. Пластическая зона представлялась одиночными и симметричными относительно плоскости трещины линиями скольжения, а также полосами из нескольких линий скольжения. Различались два этапа формирования дислокационной структуры: образование линий скольжения в момент остановки трещины, когда образец еще остается нагруженным, и эволюция их после снятия нагрузки.

Показано, что структура пластической зоны (симметричная или несимметричная) не сильно влияет на размеры и общее количество испущенных дислокаций. На стадии разгрузки образца до половины дислокаций от общего их числа выходят на поверхност ь скола. Доля обратимой пластической деформации тем выше, чем больше число дислокаций в пластической зоне и меньше величина напряжения трения. Обратимая пластичность на стадии разгрузки приводи ! к тому, что конечное распределение дислокаций имеет явно выраженный максимум на некотором расстоянии от вершины