Акустические Колебания Алюминиевых Мембран При Лазерном Возбуждении По Термоупругому Механизму

Abstract

A theoretical model of the formation of a photoacoustic signal from metal membranes by laser radiation is proposed taking into account the excitation of defective states in them. The theoretical results obtained are compared for aluminum membranes with a thickness of 197 μm in the frequency range from 20 Hz to 7 kHz when they are excited by laser radiation with a wavelength of 660 nm. It is shown that the proposed theoretical model ensures good agreement between the experimental and theoretical results for membrane vibrations with a purely surface absorption of laser radiation.

Влияние Эффектов Быстрой Динамики На Резонансные Ультразвуковые Колебания Стержней Из Поликристаллических Металлов

“…Одно из важных направлений изучения динамических механических процессов в подобных материалах с успехом развивается в рамках различных релаксационных моделей [1,2]. Нами было показано [3,4], что учет релаксационных процессов позволяет корректно описать экспериментальные данные, полученные при изучении колебаний тонких алюминиевых мембран, возбуждаемых модулированным во времени оптическим излучением. Такой подход также позволил объяснить особенности поведения лазерных ультразвуковых сигналов в напряженных образцах из алюминиевого сплава Д16 [5,6].…”

“…Обнаруженное изменение резонансной частоты упругих колебаний деформированного стержня было объяснено изменением эффективно-го модуля Юнга материала, поскольку его плотность оставалась постоянной. Представляется целесообразным дополнить экспериментальные результаты работы [7] теоретическим обоснованием изменения модуля Юнга в рамках модели, предложенной нами ранее [3][4][5][6] для объяснения особенностей поведения лазерных ультразвуковых сигналов от напряженных образцов сплава Д16. При этом в рамках настоящей работы ограничимся рассмотрением только процессов быстрой динамики.…”

Влияние Механических Напряжений На Поведение Лазерных Ультразвуковых Сигналов Вблизи Отверстия В Керамике Нитрида Кремния

“…где n 0 -концентрация потенциальных дефектов в материале, возбуждаемых энергией активации U; τвремя релаксации дефектного состояния. Воспользовавшись подходом, описанным в работах [6,16,17], можно показать, что возбуждение дефектных состояний за счет модуляции температуры образца в соответствии с законом (5) в линейном по температуре приближении сводится к введению некоторого эффективного коэффициента теплового расширения. В случае гармонического лазерного возбуждения с круговой частотой ω, удовлетворяющей условию ωτ ≪ 1, и при σ (k B T 0 ) −1 < 1 его значение определяется соотношением…”

Динамический Термоупругий Эффект В Материалах С Дефектной Структурой

“…Следует отметить, что подобный результат наблюдается в большинстве TSA экспериментов [14,15] и экспериментов по генерации лазерного ультразвука вблизи концов приповерхностных трещин в керамиках [16][17][18][19]. Вместе с тем в модельных экспериментах по изучению особенностей поведения лазерных ультразвуковых сигналов вблизи отверстий и отпечатков инденторов в образцах из некоторых металлов при воздействии на них одноосных напряжений были зарегистрированы и отклонения от соотношения (5) [20][21][22]. Правильной интерпретации результатов этих экспериментов соответствует увеличение коэффициента теплового расширения в зонах действия сжимающих напряжений и наоборот.…”

“…Вместе с тем все из исследованных лазерным ультразвуком металлических образцов были изготовлены из конструкционных сплавов, в состав которых входит значительное количество примесей и дефектов. Так, например, в сплаве алюминия Д16, исследованного в работах [21,22] содержание Al составляет от 90.8 до 94.7%. Остальное содержание составляют такие примеси как Cu, Mg, Fe, Si и ряд других металлов.…”