Отзыв научного руководителя на магистерскую работу Петручка Алексея Ивановича “Применение оптико-акустической методики для исследования изменения упругих характеристик конструкционных материалов” Магистерская работа Петручка А.И. посвящена экспериментальному исследованию эволюции упругих характеристик, а также энергетического баланса конструкционных материалов в процессе механических испытаний с использованием оптико-акустического метода. Исследования эволюции упругих характеристик конструкционных материалов являются важной задачей материаловедения, позволяющей повысить безопасность производственных объектов, установить наличие критических дефектов и устранять браки на начальных стадиях производства. Обычно анализ неупругих явлений в твёрдом теле проводится по продольным деформациям. Однако такого рода анализ можно провести и по значениям поперечных деформаций. На изменение величины поперечных деформаций в большей степени сказывается состояние деформируемого тела. Следовательно, закономерности изменения поперечных деформаций дают более полную информацию о неупругих явлениях. В работе рассматривается применение оптико-акустического (ОА) метода для оценки напряжённо-деформированного состояния конструкционных материалов. В частности, исследуются изменения скоростей продольных и поперечных волн и коэффициента поперечных деформаций. Исследование упругих характеристик в образцах проводилось на основе ОА метода, который основывается на возбуждении акустических импульсов путём лазерного воздействия на поверхность образца. С обратной стороны образца крепился датчик, вырезанный из пьезокерамики, направление поляризации которой составляет 45о, что позволяет регистрировать как продольные, так и поперечные акустические волны одновременно. Основное преимущество такого подхода заключается также в возможности проведения измерений ОА методом непосредственно во время механических испытаний. При использовании ОА метода зондирование образца происходит короткими акустическими импульсами, возбуждаемыми лазерным импульсом с длительностью порядка 1·10^-8 с и энергией ≤ 1·10-^3Дж. При этом величины деформаций в упругом импульсе, возбуждаемом в данной методике, не превышают 1·10^-(6÷5). Время диагностики образцов с толщинами порядка 1÷3 мм составляет величину порядка (1÷5)·10^-6 с, то есть при скорости движения захвата испытательной машины равной 5 мм/мин изменение за время диагностики практически отсутствует. Таким образом, диагностика состояния среды осуществляется за времена много меньшие времени изменения параметров нагружения, а энергия, переносимая акустическим импульсом, много меньше характерных энергий активации механизмов пластической деформации. В работе исследуется энергетический баланс с учетом разделения работы внешних сил по деформации тела на энергию изменения объема и энергию сдвиговых деформаций. Как известно, скрытая энергия деформации складывается из внутренней энергии идеального твердого тела и потенциальной энергии дефектной структуры реального образца. При этом, наличие дефектной структуры на микромасштабах определяет несовместность деформаций и существование микронапряжений сдвига. В этой связи, представляется необходимым учитывать в балансе энергии деформирования работу, обусловленную действием внутренних микронапряжений сдвига. Отметим следующие результаты, полученные в дипломной работе. С помощью ОА метода получены экспериментальные данные по изменению скоростей продольных и поперечных волн и коэффициента поперечных деформаций в ходе испытаний на растяжение для следующих материалов: медь М1, углепластик Т26/22502/I131636, эпоксидная смола и ПММА ТОСП. Для образцов из углепластика, эпоксидной смолы и ПММА не наблюдалось значительного изменения скоростей продольных и поперечных волн и коэффициента поперечных деформаций. Для меди в пластической области наблюдается рост как скоростей продольных и поперечных волн, так и коэффициента поперечных деформаций, что обусловлено пластическим течением частей микрообъёмов тела. Исследовано изменение коэффициента поперечных деформаций для образцов из капролона (полиамид-6 блочный) в серии испытаний на растяжение и ползучесть. Полученные экспериментальные данные показывают, что наблюдается последовательное уменьшение коэффициента поперечных деформаций от этапа к этапу, что объясняется усилением хрупких свойств материала после испытания, вследствие накопления дефектов и образования несплошностей после релаксации напряжений. Увеличение коэффициента поперечных деформаций в пластической области объясняется пластическим течением части микрообъёмов деформируемого твёрдого тела. Проведено исследование энергетического баланса в серии испытаний на растяжение образцов из капролона с учетом разделения работы внешних сил по деформации тела на энергию изменения объема и энергию сдвиговых деформаций. Построены графики удельных долей работ, затраченных на объемные и сдвиговые деформации с использованием теории В.А. Кузьменко. Удельная энергия сдвиговых деформаций преобладает над удельной энергией объемных деформаций, как на первом, так и на третьем этапе нагружения. Также удельная доля объемных деформаций на третьем этапе испытаний меньше, чем на первом для обоих образцов. Для обоих образцов в третьем этапе испытаний прослеживается уменьшение объемных деформаций в начале деформирования, затем постепенный рост и спад в конце, при разрушении. Построены графики изменения объемных и сдвиговых частей тепловой энергии и скрытой энергии деформаций. На начальном этапе наблюдается снижение величин объемных и сдвиговых частей тепловой энергии, в дальнейшем наблюдается их рост до момента разрушения. Данное поведение говорит о схожести капролона с металлическими материалами. Для величин объемных и сдвиговых частей скрытой энергии деформаций наблюдается постоянный рост вплоть до момента разрушения. Полученные в работе результаты демонстрируют возможности использования оптико-акустической методики для отслеживания изменения продольных и поперечных волн, коэффициента поперечных деформаций конструкционных материалов непосредственно в процессе механических испытаний. Работа оформлена аккуратно. Стиль изложения, рисунки, формулы и расположение материала вполне доступны для читателя. Петручок А.И. продемонстрировал хорошие знания в области сопротивления материалов, механики деформируемого твердого тела, хорошую математическую подготовку и способность к самостоятельной работе. Поставленные в работе задачи полностью решены. Петручок А.И. полностью справился с поставленными задачами и показал себя как способный и трудолюбивый специалист. Магистерская работа Петручка Алексея Ивановича “Применение оптико-акустической методики для исследования изменения упругих характеристик конструкционных материалов” выполнена на высоком научном уровне и заслуживает оценки “отлично”. Петручок А.И. рекомендуется для поступления в аспирантуру. Научный руководитель: кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник кафедры теории упругости Арутюнян А.Р. 31 мая 2023 г.