Татмышевский К.В.
Решение задачи ударного упругопластического деформирования тонкого слоя механолюминофора методами дислокационной микродинамической теории пластичности
В работе представлены результаты численного моделирования выходных оптических сигналов механолюми-несцентных датчиков ударных воздействий. Такие датчики работают по принципу прямого преобразования ме-ханической энергии удара в энергию оптического излучения. Чувствительный элемент такого датчика представ-ляют собой слой люминофора, заключенный между двумя прозрачными гибкими полимерными пленками. В ка-честве рабочего вещества в чувствительном элементе наиболее часто используются мелкодисперсные кристал-лы сульфида цинка, легированного активатором (марганцем или редкоземельными металлами). Под воздей-ствием ударного импульса в слое люминофора генерируется оптический выходной сигнал, который по волокон-но-оптическому кабелю передается на фотоприемное устройство и далее к регистратору. В основу математиче-ской модели датчика положен процесс возбуждения центров свечения (атомов активатора) в сильном электри-ческом поле движущейся дислокации. Сформулировано уравнение скорости возбуждения центров свечения и уравнение кинетики внутрицентровой механолюминесценции. Рассмотрено напряженно-деформированное со-стояние пленочного чувствительного элемента в условиях квазистатического одноосного нагружения под дей-ствием одиночного импульса давления. Проведен анализ определяющих соотношений упругопластического де-формирования и основных соотношений теории дислокаций. Соотношение, определяющее пластическую де-формацию задается, исходя из дислокационных представлений. Для расчета деформации чувствительного эле-мента использована микроскопическая модель изотропной упругопластической среды с упрочнением, согласно которой пластическая деформация рассматривается как результат движения и размножения дислокаций, а упрочнение – как результат их частичного запирания из-за увеличившейся плотности. Удобство применения дислокационной модели пластического деформирования состоит в том, что в основу уравнения кинетики меха-нолюминесценции положено непосредственное определение двух составляющих компонент – средней плотно-сти подвижных дислокаций и средней скорости дислокаций, усредненных по всему массиву кристаллического материала. Плотность подвижных дислокаций определялась как доля от общей плотности дислокаций с учетом их размножения и запирания. Полученные результаты численных расчетов хорошо совпадают с результатами экспериментов.
К списку докладов