Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме




Скачать 11,06 Kb.
НазваниеМатериаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме
страница9/9
Дата03.02.2016
Размер11,06 Kb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9

3.6.3. Концепция банка данных “ТМО структура свойства”



Одной из актуальных задач механики деформируемого твердого тела является исследование и описание механического поведения материалов, свойства которых существенно зависят от состояния их микроструктуры. Термин “существенно зависят” подразумевает принципиальное различие диаграмм деформирования материала в зависимости от исходной структуры. Эффективность построения определяющих соотношений, адекватно описывающих поведение материалов в режиме СП, в значительной мере зависит от того, насколько верно в этих соотношениях отражены начальное состояние и эволюция микроструктуры материала при его деформировании.

В литературе по СП эта проблема решается (как правило, для случая одноосного нагружения) путем построения математических моделей, опирающихся на те или иные механизмы деформирования и явно содержащих как макро-, так и микропараметры. Предполагается, что последние определяются в результате специальных микроскопических исследований, поскольку методик нахождения параметров микроструктуры из макроэкспериментов пока не существует.

С другой стороны, в механике широко известны феноменологические определяющие соотношения с внутренними переменными; соотношения такого вида представляются наиболее подходящими для описания обсуждаемых эффектов. При этом существуют два взгляда на процедуру фактического построения таких соотношений. Один отвечает традиционной “классической” методологии: имеется некоторая совокупность экспериментальных данных; общий анализ этих данных (плюс профессиональный опыт, плюс интуиция) позволяет предложить для их описания некоторый вид определяющих соотношений, содержащих внутренние переменные. При этом на введение одной или нескольких внутренних переменных смотрят чисто прагматически  оно расширяет возможности модели более точно или более широко описать набор экспериментальных данных. Возможный физический смысл этих внутренних переменных, выявление (экспериментальное) их связи с параметрами структуры материала необязательно. Иными словами, по существу, ставится чисто математическая задача достаточно надежной аппроксимации экспериментальных данных уравнениями определенного вида (разумеется, с попыткой так сформулировать аппроксимирующую модель, чтобы она обладала некоторыми прогностическими возможностями). Другой взгляд на построение определяющих соотношений основан на идеологии “наведения мостов” между механиками и материаловедами, хотя формально отличается от первого только способом введения внутренних переменных  в качестве таковых предлагается выбирать характеристики микроструктуры материала. Казалось бы, такой способ может только усложнить проблему: с одной стороны, вводится жесткое ограничение на выбор внутренних переменных; с другой стороны, требуется проводить металловедческие исследования для получения кинетических уравнений для конкретно выбранных внутренних переменных, т.е. подход становится неотличимым от построения упомянутых выше “физических” определяющих соотношений.

За прошедшее время накоплен огромный объем сведений о механических свойствах материалов. Они сведены в разнообразнейшие справочники и справочные пособия. В наш век  век компьютеризации и информатизации  получают все большее распространение банки данных о механических свойствах материалов. Очевидно, что материаловедами также накоплен огромный фактический материал. В этой связи достаточно упомянуть такой пример: только по титановым сплавам состоялось уже восемь представительнейших международных форумов. Таким образом, не вызывает сомнений, что объем фактического материала имеется огромный, тем не менее, как это ни странно, насколько можно судить по литературе, эти сведения пока не оформлены в виде банков данных о структуре материалов. В то же время в каждом материаловедческом институте имеются, конечно же, свои “ходячие справочники”  высококвалифицированные специалисты, имеющие большой опыт работы с различными материалами и хранящие в своей памяти большой объем информации о конкретных сплавах и их свойствах.

Нет сомнения в том, что в будущем электронные банки сведений о структурных свойствах должны быть обязательно созданы. Условно их можно назвать “история термомеханического воздействия на материал  изменение его структуры”. Следующим шагом должно стать развитие банков данных о структурно-механическом поведении материалов, т.е. таких банков, которые содержали бы сведения о корреляции между видом нагружения и типами получающихся в результате его реализации структур.

Конечно, структура любого поликристаллического материала зависит от множества самых разнообразных факторов; на первый взгляд может показаться, что создание банков данных, включающих сведения о структуре материала,  задача невообразимо сложная. Тем не менее положение не так безнадежно, как это может показаться на первый взгляд; сами материаловеды все-таки как-то умудряются не “заплутаться” в этом бесконечном многообразии. Они выработали определенные правила работы со структурами, методы их формализации и классификации. На практике принято сопоставлять ту структуру, которую нужно классифицировать, с так называемыми эталонными структурами, число которых ограничено,  десятки, максимум сотни типов структур. Поэтому задача установления зависимости между историей нагружения материала и характером структурных изменений, вообще говоря, не так безнадежна; она может быть решена совместными усилиями механиков и материаловедов.

Как отмечено выше, в литературе накоплен огромный фактический материал; имеется для различных сплавов множество теоретических и практических рекомендаций по выбору режимов термической и термомеханической обработки для получения желательной микроструткуры материала. Однако большинство названных рекомендаций носит качественный характер или сугубо эмпирический и узко конкретный. Результатов, относящихся к установлению функциональных зависимостей между параметрами термомеханической обработки и параметрами получающейся структуры материала, имеется очень мало. Помимо этого факта, следует отметить принципиально важное обстоятельство: все исследования в этой области основываются только на результатах одноосных испытаний материалов; таким образом, из параметров термомеханической обработки исключаются все характеристики сложного нагружения. Аналогичная ситуация наблюдается и в работе инженеров-технологов: сложившаяся практика разработки или экспериментального моделирования технологических процессов состоит в подборе и изучении только простых процессов (типа сжатия или растяжения), наиболее близко, с точки зрения технолога, воспроизводящих реальные процессы, происходящие при изготовлении изделия.

Характер деформирования в реальном технологическом процессе не одноосный, а заведомо более сложный, характеризующийся разнообразными схемами деформирования или, по А.А. Ильюшину, видами траектории деформаций. Таким образом, возникает необходимость при оценке структуры, получаемой в результате технологического процесса, учитывать ее связь с историей деформирования, т.е. включить в набор параметров термомеханической обработки и характеристики сложного нагружения.

Сравнение изложенных выше подходов механиков и материаловедов к проблеме “история деформирования материала  изменение его структуры” показывает, что, в сущности, по содержательной своей части задача исследования в том и другом случаях формулируется одинаково; различаться будут (в силу специфики предметов) способы применения полученных результатов. В том и другом случаях целью работ и объектом для дальнейшего исследования служит банк экспериментальных данных “История термомеханического воздействия  изменение микроструктуры материала”.

Разработка структуры такого банка данных и выбор параметров, в него включаемых, составляют одно из главных направлений совместной работы механиков и материаловедов. Следует подчеркнуть, что интересы механиков в этой работе более узкие и более четкие: надо учитывать только такие характеристики микроструктуры, которые чувствительны к виду и степени деформации и которые находятся на масштабном уровне, наиболее близком к макрокартине деформирования.

Из вышеизложенного следует, что традиционные исследования металловедов необходимо дополнить новым направлением исследований: определить влияние истории деформирования (имея в виду траектории деформаций различного типа) на изменение микроструктуры материала. Как уже говорилось, именно так в свое время и был поставлен вопрос А.А. Ильюшиным при его первом знакомстве со “сверхпластичниками”. Это направление работ должно включать в первую очередь выявление параметров структуры, наиболее чувствительных к изменению истории деформирования (траектории деформаций).

У механиков накоплен огромный опыт исследования функционалов пластичности на разных траекториях деформации. Существует классификация различных траекторий деформации (траектории малой, средней и большой кривизны); выявлены особеннности каждого класса траекторий; в частности, показано, что один и тот же материал на этих траекториях ведет себя по-разному, т.е. имеются значимые отличия в поведении. В этом смысле механики могут подсказать “структурщикам”, где следует искать различия, особенности, смены механизмов деформации или иное их функционирование и т.д. Если материал ведет себя по-разному, значит, для “структурщика” представляет интерес выяснить, почему материал так себя ведет, что при этом происходит, как ведет себя структура, какие механизмы деформации доминируют, как они меняются и т.д. А “структурщики” в свою очередь могут подсказать механикам, какие параметры структуры наиболее чувствительны к сложному нагружению, какие из них можно включать в определяющие соотношения как наиболее значимые, а какими можно в первом приближении и пренебречь.

Подводя итоги в целом по третьей главе, можно сказать: необходимо объединение усилий механиков и материаловедов для того, чтобы научиться получать изделия нужной формы с нужными свойствами. Эта задача объединит всех, поскольку и механиков, и материаловедов интересует вопрос о том, как “дойти” до свойств изделия, конструкции. Необходимо отметить, что механики-профессионалы уже делают практические шаги на этом пути. Так, например, приоритетной тематикой последних сугубо "механических" конференций механиков (Пермь, 1994 г. и Москва, 1996 г.) была "Роль структуры материалов в процессах деформирования и разрушения".

Банк данных “История ТМО  структура” должен быть объединен с материаловедческим банком “Структура  свойства” (напомним жизненное кредо материаловеда: свойства материала, в том числе и механические, определяются его структурой), что позволит создать объединенный банк “История ТМО  структура  свойства”. Структурную “начинку” такого банка можно в некоторых случаях исключить из рассмотрения. В самом деле, если есть необходимость получить те или иные свойства (жаропрочность, усталостную прочность, предел прочности и т.д.), то, обратившись к этому банку, можно получить рекомендации по выбору конкретного режима ТМО, обеспечивающего заданные свойства. При этом потребителю не обязательно знать, какими в его материале при этом будут средний размер зерна, фазовый состав, плотность дислокаций и т.п. Отсюда следует, что, в принципе, возможно создание банка “История ТМО  функциональные свойства”, в котором информация о структуре материала может рассматриваться как “know how” хозяина банка. В этом смысле параметры структуры действительно могут рассматриваться как внутренние переменные, которые относятся к “личной” жизни того или иного материала. В то же время банк данных “История ТМО  функциональные свойства” представляет непосредственный интерес для любого механика,  поскольку он дает возможность строить определяющие соотношения с “офизиченными” внутренними переменными, т.е. переменными, имеющими конкретный физический смысл, например средний размер зерен, плотность дислокаций, объемная доля фаз и т.п.

Рекомендательный библиографический список


Основная:


  1. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1977. 432 с.

  2. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 568 c.

  3. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1971. 408 с.

  4. Металловедение и термическая обработка стали: В 2 т. / Под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. Т.1: Методы испытаний и исследования. 352 с. Т.2: Основы термической обработки. 368 с.

  5. Новиков И.И. Дефекты кристалллической решетки металлов. М.:Металлугия, 1975. 208 с.

  6. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1986. 480 с.

  7. Приборы и методы физического металловедения. В 2 ч. / Пер. с англ. М.: Мир, 1973.

  8. Рабинович М.Х. Прочность, температура, время. М.: Наука, 1968. 160 с.

  9. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970.

  10. Фридель Ж. Дислокации / Пер. с англ. М.: Мир, 1967. 647 с.

  11. Хирт Д., Лоте И. Теория дислокаций /Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1972. 599 с.


Дополнительная:


  1. Вопросы теории дефектов в кристаллах. Л.: Наука,1987. 176 с.

  2. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических материалов / В.И. Трефилов, В.Ф. Моисеев, Э.П. Печковский и др. Киев: Наукова Думка, 1989. 256 с.

  3. Коттрелл А.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах /Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1958. 267 с.

  4. Коттрелл А.Х. Строение металлов и сплавов. М.: Металлургиздат, 1961. 288 с.

  5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т.V. Статистическая физика. Ч. I. М.:Наука, 1976. 584 с.

  6. Мак Лин Д. Механические свойства металлов / Пер. с англ. М.: Металлургия. 1965. 431 с.

  7. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.:Мир, 1970. 445 c.

  8. Мартин Дж., Доэрти Р. Стабильность микроструктуры металлических систем М.:Атомиздат, 1978.

  9. Металловедение и технология металлов / Ю.П.Солнцев, В.А.Весе-лов, В.П. Демянцевич и др. М.: Металлургия. 1988. 512 с.

  10. Методы контроля и исследования легких сплавов: Справочник. / А.М. Вассерман, В.А. Данилкин, О.С. Коробов и др. М.: Металлургия, 1985. 510 с.

  11. Рабинович М.Х. Прочность и сверхпрочность металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 200 с.

  12. Рекристаллизация металлических материалов. / Ред. Ф.Хесснер / Пер. с англ. под ред. Ч.В.Копецкого. М.: Металлургия. 1982.

  13. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушения металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.

  14. Самохоцкий А. И. и др. Металловедение. М.: Металлургия, 1990. 416 с.

  15. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1979. 640 с.

  16. Смирнов А.А. Физика металлов. М.: Наука, 1971. 112 с.

  17. Травин О.В., Травина Н.Т. Материаловедение. М.: Металлургия, 1989. 384 с.




1 П.П. Аносов (17991851) впервые применил микроскоп для исследования структуры металлов, установил связь строения и свойств стали, разработал научные принципы получения стали высокого качества, раскрыл секрет производства булата.

Д.К. Чернов (18391921), работавший в Петербурге на Обуховском заводе, открыл существование критических температур фазовых превращений в стали (критических точек) и их связь с содержанием углерода. Он заложил основы создания диаграммы сплавов железо-углерод, являющейся важнейшей в металловедении. Им была разработана теория кристаллизации металлов и термической обработки стали.

1 Понятия о кристаллической решетке и ее основных типах вводятся в п. 3.3.

1 Информация из газеты “Комсомольская правда” от 16 января 1997.

1 Браве Огюст (18111863)  французский физик, член Парижской АН (1854). В 18401845  профессор факультета наук в Лионе, с 1845  Политехнической школы в Париже. Высказал гипотезу, что пространственные решетки кристаллов построены из закономерно расположенных в пространстве точек  узлов (мест расположения атомов), которые могут быть получены путем параллельных переносов  трансляций (1848). В результате проведения линий и плоскостей через эти точки пространственная решетка разбивается на ячейки.

1 Иоффе Абрам Федорович (18801960)  советский физик, один из создателей советской физической школы, академик АН СССР (академик Российской АН с 1920), Герой Социалистического Труда (1955). Организатор и первый директор Физико-технического института, Института полупроводников АН СССР и Физико-агрономического института. Научные работы посвящены физике твердого тела и общим вопросам физики.

2 Александров Анатолий Петрович (род. 1903)  советский ученый и общественный деятель, руководитель исследований и разработок по атомной науке и технике в СССР, академик (1953) и президент (19751986) АН СССР, трижды Герой Социалистического Труда (1954, 1960, 1973). Директор Института атомной энергии им. Курчатова (с 1960). Работы посвящены ядерной физике, физике твердого тела, физике полимеров, ядерному реакторостроению. Разработал противоминную защиту кораблей (совм. с др.)

1Журков Серафим Николаевич (р. 1905)  советский физик, академик АН СССР (1968), Герой Социалистического Труда (1975). Работы относятся в основном к физике прочности (экспериментальное достижение теоретической прочности материалов, выяснение атомно-молекулярного механизма разрушения твердых тел). Обосновал справедливость предположения, что локальные дефекты являются причиной низкой прочности, установил зависимость прочности нитей от их диаметра. Эти данные легли в основу статистических теорий прочности, в которых прочность тела связывается с вероятностью наличия опасных дефектов. Доказал реальную возможность достижения теоретической прочности.

2 Кобеко Павел Павлович  советский физик и физико-химик, чл.-корр. АН СССР (1943).

3Степанов Александр Васильевич (19081972)  советский физик, член-корр. АН СССР (1968). В 19331934 гг. выдвинул идею о возникновении очагов разрушений в кристаллах вследствие неоднородного протекания процесса пластической деформации и в 1937 г. подтвердил ее правильность.

1 Второй фазой называют отдельные выделения, отличающиеся по своему фазовому составу от первой фазы  матрицы.

1 Интересно, что в трудах только что состоявшейся конференции ICSAM-97 опубликована аналогичнгая работа индийских исследователей. Singh K.K. and Sangal S. “A quantitative Metallographic Technique for the Estimation of Relative Energy Distribution of Grain Boundaries in Polycrystalline Materials” // Mat. Sci. Forum, 243245. P.149154 (1997).

1 Гомологической, или соответственной, температурой называют отношение данной температуры к температуре начала плавления по абсолютной шкале.

1 Такая запись являетсяобщепринятой для материаловедческих статей. Имеется в виду, что материал отжигался в течение 30 мин в печи (не в вакууме) при 1 030С, что соответствует области для данного сплава, затем он охлаждался на воздухе до 850С и отжигался еще 1 ч при этой температуре в той же печи, после чего образцы бросали в воду для быстрого охлаждения.

1 Эксперименты были выполнены Р.М. Галеевым и М.И. Мазурским.



1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме icon-
Современная Русская публицистика не обходит вниманием "украинскую тему". Однако, касаясь тех или иных ее частных сторон, с загадочным...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconК урокам обобщения по русскому языку
Процесс обучения представляет в настоящее время сложную, методологически развивающуюся деятельность в системе «ученик – учитель»,...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме icon«Развитие эмоционально чувственного опыта у детей через театрализованную деятельность»
«Все дети, решительно все, рождаются талантливыми в той или иной области искусства. Бездарность ребёнка всегда результат воспитания,...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconНаучный метод исследования религии
Наука же в своих исследованиях религии опирается на эмпирический материал, фактические данные, полученные на основе непосредственных...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconПредисловие от переводчиков
Для множества фигурирующих в книге Гейтса понятий в русском языке еще нет устоявшихся терминов, и мы оказались вынуждены взять на...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconПредварительные усилители и фильтры
Эти решения защищены не только патентами. В них используют заказные микросхемы, маркировка типовых элементов уничтожается, принципиальные...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме icon«Преемственность в работе доу и школы» (2ч)
Преемственность- это специфическая связь м/у разными этапами развития, сущность которой состоит в сохранении тех или иных элементов...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconЗадача годового курса (40 лекций + 40 семинарских занятий) ознакомить слушателей с теоретическими основами современной механики деформируемого твердого тела (мдтт),
Мдтт, показать единое целое механики конструкций и механики материалов, задачи моделирования, технологических задач, оптимального...
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconЗначимость конфессиональных отношений в стабилизации современных социальных процессов
Она может выступать как фактор возникновения, формирования и легитимизации тех или иных форм социальных действий, социальных отношений....
Материаловеды и механики живут какой-то обособленной жизнью. Причина отсутствия взаимодействия кроется не в характере тех или иных ученых и не в снобизме iconПаспорт проекта наименование проекта
И теперь возникла большая необходимость её заполнить. Наше сегодняшнее желание знать, какой же была народная игрушка, как ею играли,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница