Диссипативные структуры

Изменчивость системы в общем случае характеризуется проявлением стохастичности и неопределенности, причем стохастичность сосуществует с детерминистскими законами. Изменчивость связывается с непрерывным образованием новых форм организации и их последующим разрушением путем последовательного перехода от одних состояний к другим. В ходе эволюции системы одни и те же факторы изменчивости обеспечивают и создание новых диссипативных структур, и их разрушение, но процесс растянут во времени. В данном случае имеет место единство случайного и детерминированного, что характерно для всех открытых систем живой и неживой природы. [c.29]

Диссипация энергии есть процесс перехода части энергии упорядоченного процесса в энергию неупорядоченного процесса, а в конечном итоге - в теплоту. Переход диссипативной системы в упорядоченное состояние связан с неустойчивостью предшествующего, неупорядоченного, состояния, когда параметры системы превышают некоторые критические значения. Первоначально устойчивая диссипативная структура в процессе эволюции системы, достигая порога неустойчивости, начинает осциллировать, а возникающие в ней флуктуации приводят к самоорганизации новой, более устойчивой на данном иерархическом уровне диссипативной структуры. [c.61]

Достижение точки бифуркации, отвечающей самоорганизации диссипативных структур в виде ячеек Бенара (рисунок 1.23, а), сопровождается появлением нового механизма переноса тепла, обусловленного возникновением конвективных потоков. При этом жидкость (рисунок 1.23, б) спонтанно разделяется на гексагональные ячейки, напоминающие соты, в результате кооперативного движения молекул жидкости при достижении критической точки, отвечающей ДТ. Общий поток энтропии через жидкость выразится как кр. [c.64]

Это позволило рассчитать спектр пороговых значений процентного содержания хрома в карбиде, контролирующих смену диссипативных структур. Он отвечает ряду пороговых значений процентного содержания хрома в точках 1-5 0,517 -> 2,36 5,03 10,7 22,76 48,4. [c.209]

Синергетика -теория самоорганизации диссипативных структур в живой и неживой природе [c.231]

Таким образом, самоорганизация диссипативных структур вблизи неравновесного фазового перехода позволяет создать новую структуру, которая становится устойчивой после перехода через кризис, но при другом контролирующем механизме диссипации энергии. [c.265]

На рисунке 4.31 представлено сопоставление расчетных и экспериментальных значений, отвечающих различным условиям нагружения. Наличие указанной последовательности в изменении фрактальной размерности диссипативных структур отражает масштаб зоны процесса, непосредственно связанного с механизмом диссипации энергии. В этом смысле разрушение при ударном нагружении подобно усталостному, если реализуется один и тот же механизм диссипации энергии, контролирующий размер зоны процесса. [c.311]

Комплекс механических свойств стали и фрактальная размерность диссипативной структуры в зоне предразрушения [3] [c.351]

Такая внутренняя перестройка приводит к образованию диссипативных структур, то есть структу р, сформированных с целью более интенсивного рассеяния энергии, подводимой в систему. [c.102]

При внутренней перестройке система проходит через неустойчивое состояние, то есть через этап строительства. Переход к новому устойчивому состоянию, новой диссипативной структуре, можно описать последовательностью [c.103]

Представим себе небольшую организацию, занимающуюся сбытом телевизоров. Пока заказов бьшо мало, организация снимала пару комнат, состояла из трех человек. Но вот поток заказов начал возрастать. Вначале организация каким-то образом выкручивалась, затем просто перестала справляться с потоком. Пришлось строить отдельное здание, нанимать новых людей, организовывать внутреннюю структуру организации более сложным образом. Здесь интенсивность потока заказов явилась аналогом потока энергии. Превышение критического значения этого потока привело к реорганизации системы и возникновению новой диссипативной структуры, более упорядоченной, чем предыдущая. [c.103]

Согласно классическому определению, термодинамическое равновесие - это равенство потоков энергии между системой и окружающей средой. Оно всегда реализуется через поверхность раздела. Учитывая это, можно утверждать, что поверхностный слой непосредственно участвует в диссипации энергии системой и является диссипативной структурой. Как диссипативная структура поверхность, следовательно, обладает следующими свойствами временем жизни определенного структурного состояния, которое зависит от внешних условий, областью локализации и фрактальной размерностью. [c.124]

Диссипативные структуры - самоорганизующиеся структуры, возникающие при перестройке структурной организации диссипативных систем в критических точках (точках бифуркации) Смысл их возникновения состоит в создании нового, более эффективного механизма диссипации вносимой в систему энергии. Чтобы избежать полного разрушения, система вынуждена перестраиваться и формировать Д.с.. [c.149]

Сафонов ВЛ. Образование диссипативных структур при вихревом эффекте // Математические методы теории теплопереноса Сб. трудов / ИТМО АН БССР. Минск, 1982. .119-125 [c.408]

Другим направлением, стремительно развивающимся в последние годы, является синергетика, изучающая закономерности самоорганизации структур. Подходы синергетики также позволяют описывать сложное поведение открытых систем, не вступая в противоречие со вторым законом термодинамики. Как показал И. Пригожин с сотрудниками [3-5] открытые системы способны к са-мооптимизации путем самоорганизации диссипативных структур. Стабилизация открытой системы достигается при этом ценой компенсирующего произ- [c.3]

Как уже отмечалось, синергетика оперирует с диссипативными структурами, образующимися в неравновесных условиях в результате обмена энергией (или веществом) с окружающей средой при подводе внешней энергии к материалу. Их спонтанное образование предопределяет нарушение симметрии. Количественной мерой структуры с нарушенной симметрией является фрактальная размерность. Хотя теория фрактальной размерности была развита в математике еще в 20-е годы, однако в физику эти представления вопши недавно. [c.4]

В настоящей г лаве даются понятия о термодинамической, статистической и информационной энтропии, рассматриваются типы термодинамических систем, а также основные принципы макродинамики и синергетики, контролирующие самоорганизацию диссипативных структур в квазизакрытых и открытых системах. Приводятся примеры самоорганизации таких структур применительно к процессам, протекающим вдали от термодинамического равновесия в различных системах. [c.6]

В сооветствии с этим принципом возможны несколько типов самоорганизации материи, но реализуется та структура, которая обеспечивает минимальный рост или убывание энтропии. Поскольку убывание энтропии происходит в результате обмена системой энергией (или веществом) с внешней средой, то в процессе эволюции системы самоорганизуются те диссипативные структуры, которые максимально способны поглощать внешнюю энергию и вещество. Процесс отбора в неживой природе подобен процессам, протекающим в живой природе. Это подобие носит функциональный характер. [c.30]

Г. Николис и И. Пригожин понятие о диссипативных структурах сформулировали следующим образом [5] "...как удаленность от равновесия, так и нелинейность могут служить причиной возникновения упорядоченности в системе. Между упорядоченностью, устойчивостью и диссипацией возникает в высшей степени нетривиальная связь. Чтобы четче выяснить эту связь, мы будем называть упорядоченные конфигурации, появляющееся вне области термодинамической ветви, диссипативными структурами. Такие структуры могут существовать вдали от равновесия лишь за счет достаточно большого потока вещества. Диссипативные структуры являют собой поразительный пример, демонстрирующий способность неравновесности служить источником упорядоченности . [c.60]

В связи с этим, диссипативными структурами называют высокоупорядоченные самоорганизующиеся образования в системах, далеких от равновесия, обладающие определенной формой и характерными пространственно-временными размерами они устойчивы относительно малых возмущений и характеризую гея временем жизни и областью зшкализации. Этим они отличаются от равновесных структур. Кроме того, следует выделить следующие специфические свойства диссипативных структур [c.60]

Рассмотрим примеры диссипативных структур, самоорганизующихся в системах различной природы. А.И. Гапонов-Грехов и М.И. Рабинович [33] по аналогии с классификацией колебаний (свободные, вынужденные и автоколебания) классифицировали пространственно-временные структуры на свободные, вынужденные и автоструктуры. [c.62]

Возникновение диссипативных структур или высокоупорядоченных образований (рисунок 1.21), обладающих определенной формой и характерными пространственно-временными "размерами", связано со спонтанным нарушением симметрии и возникновением структур с более низкой степенью симметрии по сравнению с пространственно однородным состоянием. Это возможно только в условиях, когда система активно обменивается энергией и веществом с окружающей средой. Именно спонтанное нарушение симметрии приводит к образованию вихрей Тейлора, ячеек Бенара, эффекту полосатой или лятнисюй окраски животных, доменной структуре в твердых телах, спиргшевидиой структуре сколов кристаллов, периодическим химическим реакциям и т.н. [c.63]

Процесс разрушения, как показано в [10], является неравновесным фазовым переходом. Поэтому можно считать, что процесс самоорганизации диссипативных структур носит циклический характер, подчиняющийся закономерности удвоения периода, а система в виде деформируемого твердого тела является сис емой с обратной связью. Это означает, что циклический характер процесса разрушения, связанный с неравновесными фазовыми переходами в точках бифуркации, самовоспроизводится. При переходах устойчивость-пеустойчивость-устойчивость значение предыдущей итерации является начальным значением для следующей. [c.72]

Важной особенностью фрактальных естественных структур является то, что их формирование требует высокого притока энергии. В этой связи диссипативные структуры могут обладать свойствами фрактальности, С другой стороны, если формирование микроструктуры преимущественно обусловлено явлениями, протекающими вдали от термодинамического равновесия, то ей также свойственна фрактальность. Описание сильно разупорядоченных микроструктур на основе традиционных ггодходов с использованием плотности мик-роструктурных элементов затруднительно, так как оно не позволяет отыскать микроструктуры, отвечающие оптимальному упрочнению. [c.91]

Такой диссипативной структурой для области 2 являются диффузионные потоки атомов углерода, обеспечивающих транспорт к бывшим зародышам фазы, и как следствие рост фазы. Скорость ее роста определяется скоростью диффузии. При этом до тех пор пока сохраняется пластичная форма карбидных частиц сохраняется и когерентность решеток твердого раствора и карбида. Распад мартенсита заканчивается образованием отпущенного мартенсита в виде высокодисперсной ферритокарбидной смеси. [c.207]

Все расчетные данные сведены в таблицу 3.16. При расчете в качестве исходных экспериментальных данных были приняты параметры, характеризующие цикл III. Проведенный расчет пороговых значений содержания хрома в карбиде позволил определить время жизни карбидной фазы в изученной стали различной формы при температуре отггуска 550 С (длительность цикла перестройки структуры), а экспериментальные данные по изменению формы карбидной фазы с ростом длительности отпуска - тип диссипативных структур, самоорганизующихся при неравновесных фазовых переходах ТС—>ДС- ТС. [c.210]

Достижение условий, при которых реализуется ветвление трещины, отвечает реализации бифуркационной неустойчивости трещины. В этой критической точке реализуется принцин подчинения, когда множество переменных подчиняется одной (или нескольким) переменным. Его реализация связана с достижением верхней границы разрушения отрывом и перес фойкой диссипативных струкгур. На этой границе система сама выбирае оптимальные механизмы диссипации энергии, так что процесс носит автомодельный характер -на ег о развитие не требуется внешняя энергия, а перестройка диссипативных структур носит самоорганизующий характер (за счет накопленной внутренней энергии). В этих условиях динамика свободного разрушения определяется самоподобным ростом микротрещины, обеспечивающим локальный отток энтропии из системы. [c.299]

Стадия Па связана с образованием по фронту трещины диссипативных структур в виде ансамбля кристаллографических микротрещин с их коллективным взаимодействием, формирующим плоские фрактальные микрокластеры. При достижении условий, когда диссипация подводимой энергии путем накопления кристаллографических трещин в зоне предразрушения становится малоэффективной, происходит неравновесный фазовый (кинетический) переход с изменением типа диссипативной структуры и масштабного уровня разрушения. [c.303]

Итак, если система способгю включить новый канал диссипации энергии с формированием мезокластеров, то трещина после спонтанного изменения типа диссипативной структуры продолжит свой рост и перейдет в стадию Пб. Если же структурное состояние и условия нагружения таковы, что система не [c.303]

В ]очке бифуркации Уэфф О Тогда ио-уст=0. Это равенство является условием автомодельности разрушения и самоорганизации диссипативных структур. При таком подходе удается выделить пороговые напряжения, соответствующие фрактальные объекты и интервал изменения их фрактальной размерности. [c.315]

Рассмотрение явления разрушения мегаллов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами, гюзволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел при самоорганизации диссипативных структур. Из анализа разрушения о позиций синергетики следует, что устойчивость процессов деформации и разрушения твердых тел определяется диссипативными свойствами среды вб]щзи точек неустойчивости. Показателем этих свойств вблизи неравновесных фазовых переходов являются двух- и трехпараметрические критерии, учитывающие кооперативное взаимодействие пластической деформации и разрушения. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами - двух- или трехпараметрическими. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от используемых в линейной механике заключается в том, что они включают только критерии, контролирующие неравновесные фазовые переходы и охра- [c.340]

Диссипативные структуры, как правило, высокоупорядочены. Они отличаются от равновесных структур тем, что для своего существования они требуют постоянного притока энергии извне. Очевидно, что диссипативные структуры могут формироваться лишь в диссипативных системах, находящихся в критических условиях. Переход диссипативной системы в упорядоченное состояние связан с неустойчивостью предыдущего, неупорадоченно-го. При этом определенный параметр системы превышает критическое значение. С переходом в новое структурное состояние система приобретает новый способ функционирования, обеспечивающий ее устойчивость в новом состоянии. [c.103]

Граничные зоны структурных элементов поликристаллических материалов коренным образом отличаются от их внутренних областей. Перестройка объемной части структурных элементов поликристаллических тел в наиболее энергетически выгодную упорядоченную структуру в процессе посткристаллизации сопровождается выделением скрытой теплоты кристаллизации, которая диссипирует через поверхностные слои структурного элемента и обусловливает, таким образом, необходимость формирования фрактальных диссипативных структур в поверхностных переходных слоях конденсированных сред. [c.113]

Размерность самоподобия или фрактальная размерность диссипативных структур в зоне предразрушения зависит от упругих констант Е (модуль Юнга) и V (коэффициент Пуассона), которые можно подставить в формулу для инвариантного комплекса механических свойств р- (4.15). Для сплавов с сопз и г сопз значения зависят только от этого комплекса. [c.133]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...