Применение механолюминесцентных материалов является важным направлением разработки методов неразрушающего контроля. Предложена математическая модель, связывающая величины механических напряжений в механолюминесцентном материале с параметрами инициирующего лазерного импульса для целей неразрушающего контроля. В математической модели используются уравнения теплопроводности и термоупругости, которые решаются численно с применением метода конечных разностей. Получены нестационарные распределения по координатам температур и компонент тензора напряжений в тонкой пленке механолюминофора ZnS, при длительности лазерных импульсов 1 мс для равномерного и гауссовского распределений плотности мощности по площади сечения лазерного луча. Поскольку экспериментально механолюминесценция, как правило, генерируется лазерными импульсами, разработанная модель позволяет достичь более эффективного применения экспериментальных данных для разработки систем мониторинга дефектов на основе явления механолюминесценции.
Triboluminescent materials application is an important area of nondestructive testing methods development. The mathematical model that sets a correlation between stresses on the triboluminescent material and parameters of initiating laser pulse for the purpose of nondestructive testing is proposed. The heat equation and thermoelasticity equation are used in this model. Both equations are solved numerically with using finite differences method. The thermoelasticity equation was solved in two dimensions, heat equation was solved in three dimensions and then converted into a two dimension temperature distribution. Nonstationary of temperature and stress tensor components for thin film triboluminescent material (ZnS), irradiated by laser pulse are obtained. Solutions are got both for uniform and Gauss distributions of power density of laser ray. The mathematical model could be useful in field of defect monitoring system development.
1. Банишев А.Ф., Большухин В.А., Азаров А.Д. Механолюминесценция мелкодисперсного порошкообразного твердого раствора SrAl2O4:(Eu2 + ,Dy3 +), возбуждаемая воздействием лазерных импульсов // Физика и химия обработки материалов. – 2008. – № 3. – С. 24–27.
2. Глушков А.А., Простакишин А.С., Слюсарева Е.А., Сизых А.Г. Влияние пространственного распределения интенсивности лазерного излучения на кинетику фотообесцвечивания красителя в полимерной матрице // Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics. – 2012. – № 5(1). – С. 57–62.
3. Коваленко А.Д. Основы термоупругости. – Киев: Наукова Думка, 1970. – C. 43–48.
4. Коршунов В.В., Сенчуков Ф.Д., Шмурак С.З. Исследование временных характеристик деформационной люминесценции // Письма в ЖЭТФ. – 1971. – Т. 13. – С. 408–412.
5. Макарова Н.Ю. Интеллектуальные композиционные панели со встроенными механолюминесцентными датчиками давления // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: тезисы Всеросийской научн.-практ, конференции. – Красноярск, 2005. – С. 65–66.
6. Система мониторинга напряженно-деформированного состояния крыльев самолета / Н.Ю. Макарова, А.Г. Спажакин, П.П. Корнилов, Ю.С. Клименко, Р.А. Скорняков // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: тезисы Всероссийской научн.-практ. конференции. – Красноярск, 2005. – С. 67–68.
7. Исследование центров люминесценции, обязанных присутствию меди и цинка в ZnSe / Н.К. Морозова, И.А. Каретников, В.В. Блинов, Е.М. Гаврищук // Физика и техника полупроводников. – 2001. – Т. 35, Вып. 1. – С. 25–33.
8. Татмышевский К.В. Механолюминесцентные (светогенерационные) сенсорные элементы для современных информационно-измерительных технологий // Микросистемная техника. – 2004. – № 12. – С. 4–10.
9. Татмышевский К.В. Научные основы расчета и проектирования механолюминесцентных чувствительных элементов датчиков импульсного давления: дис. ... д-ра тех. наук. – Владимир, 2009. – С. 46.