Различных масштабов

Восхождение по пирамиде знаний включает учет глобальной иерархичности окружающего нас мира. Понимание многомасштабности структуры металлов и тесной взаимосвязи и взаимовлияния различных масштабных уровней является одним из ключевых моментов в теории познания.

4.2. Особенности деформации и разрушения твердых тел на различных масштабных уровнях

Таким образом, рассмотрение кооперативного взаимодействия процессов пластической деформации и разрушения на различных масштабных уровнях позволило развить физическую мезомеханику структурно-неоднородных сред. Она является основой для компьютерного конструирования материала [11].

Разнообразие волновых структур в активных средах проявляется и в сложных структурах конденсированных сред. Следует прежде всего рассмотреть аналогию волновой картины пластической деформации при упругопла-стическом переходе в вихреобразования в движущейся трубе жидкости при переходе от ламинарного течения к турбулентному. Этому неравновесному фазовому переходу отвечает критическое число Рейнольдса. С другой стороны, переход от упругой деформации (аналог ламинарного течения) также является неравновесным фазовым переходом, возникающем в результате потери упругой устойчивости деформируемой конденсированной среды, проявляющаяся на различных масштабных уровнях. В обоих случаях переход структуры из одного устойчивого состояния в другое сопровождается порождением автоволн, как способа диссипации энергии средой в критических точках (см. главу 1).

Подобие картин волнообразования в различных средах и на различных масштабных уровнях подтверждает единую природу их возникновения. Далее рассмотрим некоторые примеры, подтверждающие сказанное выше.

При таком подходе к понятию времени облегчается решение многих эволюционных задач. Мы используем эти представления для того, чтобы установить параметры порядка, контролирующие эволюцию структуры при деформации и разрушении твердых тел на различных масштабных уровнях. В литературе длительное время обсуждался (и еще продолжает обсуждаться) вопрос, что первично - пластическая деформация или разрушение? Дискуссия по этому вопросу возникла после того, как в 1935 г. А.В. Степанов [20] высказал идею о том, что любое разрушение связано с пластической деформацией.

До настоящего времени не установлена связь между критериями разрушения на различных масштабных уровнях. Это связано с тем, что разрушение представляет собой сложный процесс, зависящий от множества факторов.

В.З. Партоном и В.Г. Борисковским [18] проведен анализ экспериментальных данных последних лет по динамике трещин, выявивший колебательный характер трещины в различных твердых телах (в том числе в металлах и полимерах), ветвление трещин на различных масштабных уровнях, скачкообразное изменение скорости трещины, опережающее зарождение микротрещин и другие эффекты. Это позволило авторам развить новую концепцию динамического разрушения, сформулировать задачи динамический механики разрушения и установить отличие ее подходов от квазистатической механики. Предмет динамической механики разрушения включает решение следующих задач:

кретную (фрактальную). В разделе 4.8 будут рассмотрены некоторые положения фрактальной механики разрушения, являющейся базой для установления эволюции разрушения материалов на различных масштабных уровнях, т.е. установления связи между микро- и макромеханикой разрушения.

Исследования отклика системы на скорость движения усталостной трещины открыли возможность резкого повышения информативности опытов по механическим испытаниям при учете критических точек [3]. Процессу разрушения, как и другим неравновесным процессам, свойственны стадийность и многомасштабность. При циклическом нагружении легче всего изучать особенности разрушения на различных масштабных уровнях [32—35]. Путь к этому открыла линейная механика разрушения, так как позволила описать локальное (у края трещины) напряженное деформированное состояние. При статическом нагружении образца с предварительно созданной трещиной трудно обеспечить условия плоской деформации на фронте трещины. Напомним, что условия плоской деформации предполагают образование у края трещины зоны пластической деформации, пренебрежительно малой по сравнению с длиной трещины. Для этого требуется испытать крупногабаритные образцы при пониженной температуре (в случае пластичных материалов).

Трудности в установлении однозначной связи между шероховатостью поверхности и фрактальной размерностью структуры излома вполне очевидны. Уже отмечалось, что в реальных физических процессах самоподобие фракталов обеспечивается на ограниченных масштабах. Причиной этому является зависимость рельефа поверхности от локальных процессов разрушения, формирующих излом. Здесь мы опять приходим к проблеме о связи процессов на различных масштабных уровнях. Накопленный массив экспериментальных данных, полученных при электронномикроскопических исследованиях поверхности изломов показывают, что установление этой связи требует учета многих внешних факторов, влияющих на механизм локального разрушения. Фракто-графические исследования позволяют заключить, что на микроуровне и мезо-уровне сохраняются те же характерные признаки вязкого и хрупкого разрушения, как и на макроуровне. В этой связи следует отметить, что большую информацию несут фрактографические исследования усталостных разрушений при низких скоростях роста трещины. В этом случае легко выявляется кооперативное взаимодействие хрупких и вязких механизмов разрушения. На рисунке 4.43 показаны фрактограммы, полученные при большом увеличении с локальных зон усталостных изломов.

Пластическое течение зарождается всегда на микроуровне, т.е. на уровне элементарных носителей пластических сдвигов - дефектов структуры различной физической природы и различных масштабов. Последующая эволюция всей иерархической системы структурных уровней деформации как раз и формирует последовательное развитие повреждений на разных масштабных уровнях, вплоть до макротрещины.

= idem, то относительные деформации имеют одинаковые значения для тел различных масштабов.

Этот фактор нужно особенно настойчиво подчеркнуть, так как типовой технологический процесс, спроектированный для механической обработки заготовок деталей машин, часто резко различающихся по своим конструктивным формам, размерам и требуемой точности изготовления, иногда оказывается практически неиспользуемым из-за необходимости в специальном «путеводителе» по дополнительным операциям и ряда оговорок, осложняющих систему технической подготовки производства. Особенно нецелесообразна с этой точки зрения разработка типового технологического процесса, единого для различных масштабов производства.

Изучение существующих методов изготовления деталей машин на ряде передовых заводов отечественного машиностроения с точки зрения их соответствия масштабам производства показало, что при различных масштабах производства часто применяется тождественное оборудование и при тождественных масштабах производства оборудование, различное по своим типам, производительности, точности и ряду других основных признаков. Это положение и предопределило необходимость разработки технологических рядов деталей машин применительно к строго определенным типам наиболее производительного оборудования, исходя из различных масштабов производства.

Как уже указывалось, в течение длительного периода времени производства различных масштабов были, можно сказать, технологически разобщены, так как они опирались на совершенно различные принципы технической организации производства вне конструктивной и технологической преемственности и резко различались в отношении способов достижения требуемой точности форм и размеров.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРУДОЕМКОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБОВ ПРОИЗВОДСТВА

обработки в условиях различных масштабов производства................ 4^8

Значение различных масштабов времени в концентрационной системе, отличие закрытой и открытой систем, роль катализаторов и другие вопросы MOTJ'T быть рассмотрены при разностороннем анализе одного простого примера.

При проектировании электрической модели желательно так рассчитать ее основные параметры, чтобы емкости в обеих группах электрических ячеек были одинаковыми и стандартными. Этого добиться можно только в случае различных масштабов, т. е. тогда, когда относительные масштабы координаты и времени не рав-266

Характерной особенностью основных видов местного топлива является значительное содержание летучих и высокая химическая активность, позволяющие сжигать такие виды топлива как бурый уголь и сланцы при значительно более грубом размоле, чем это требуется для каменных углей, а фрез-торф — и вообще без предварительного размола. Это обстоятельство позволило значительно упростить пылеприготовительное устройство, и в настоящее время камерное сжигание местных топлив нашло широкое применение в установках самых различных масштабов. Более того, для установок с котлами производительностью свыше 6 т в час камерный способ является основным способом сжигания.

финно-подобных моделей. Такие модели допускают введение различных масштабов для геометрических величин, определяющих габаритные размеры конструкции, и для толщин полотна листового материала.

50. Маневич Л. И., Мильцын А. М., Моссаковский В. И., Прокопало Е. Ф. и др. Экспериментальное исследование устойчивости гладких цилиндрических оболочек различных масштабов при осевом сжатии. — Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1968. Ns 5. С. 180—185.