Диссипация из-за фазовых переходов

Исследования [1], показали, что наиболее информативным показателем пластичности, контролирующем фрактальную размерность объема, претерпевающего предельную пластическую деформацию, является поперечная деформация (у) к моменту разрушения, т.е. степень деформации, отвечающей неравномерному фазовому переходу, при достижении которого спонтанно меняется механизм диссипации энерг ии (переход от деформации к разрушению). [c.100]

Таким образом, можно заключить, что волновая природа пластической деформации и разрушения характерна для всех масштабных уровней (микро, мезо, макро) и связана с волновым механизмом диссипации энергии в точках фазового перехода. [c.260]

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]

Это означает снижение вероятности дальнейшего роста фрактальных кластеров посредством присоединения атомов из расплава. Физической причиной этого является возникновение внутри кластеров процессов выделения и диссипации скрытой теплоты фазового перехода первого рода, которая была запасена при образовании связей кластер-частица. Таким образом, плотность кластера падает от центра к периферии, в этом же направлении снижается его фрактальная размерность, которая в центре кластера приближается к 0 = 3 (плотная упаковка), а на границе -кО = 2. [c.88]

Итак, кристаллизация из расплава сталей относится к фазовым переходам первого рода в открытой неравновесной системе, который осуществляется посредством последовательно-параллельных фазовых переходов второго рода. Управляющим механизмом структурообразования по иерархической схеме является принцип минимума производства энтропии в процессе диссипации энергии. [c.92]

Так как в процессе создания и эксплуатации конструкционных материалов дефекты кристаллической структуры возникают неизбежно как результат диссипации вносимой в материал энергии (см. п. 4.2), то границы представляют собой не фиксированную, а постоянно изменяющуюся фазу, в которой происходят процессы постоянного накопления дефектов и перестройки дефектной структуры материала. Это осуществляется посредством структурных фазовых переходов второго рода. Барьер энергии активации фазовых переходов преодолевается при нагружении материала в процессе эксплуатации. Кинетика фазовых переходов из одного состояния в другое и определяет свойства границ и всего материала в целом. [c.126]

Это означает снижение вероятности дальнейшего роста фрактальных кластеров посредством присоединения атомов из расплава. Физической причиной этого является возникновение внутри кластеров процессов выделения и диссипации скрытой теплоты фазового перехода первого рода, которая [c.130]

С другой стороны, наступление момента конкуренции процессов Z)iA 4-сборки можно интерпретировать как приближение в системе к порогу перколяции в отношении напряженности и взаимодействия локальных силовых полей от сформированных фрактальных кластеров. Достижение же критического значения концентрации фрактальных кластеров конденсированной фазы обусловливает перколяционную структуру электрических взаимодействий между ними. Для систем, погруженных в пространство с евклидовой размерностью Е=Ъ фрактальная размерность частиц, соответствующая порогу перколяции, Df 2,5 [35]. В условиях стационарного воздействия на систему отрицательного температурного градиента (охлаждения системы внешней средой) описанное состояние системы катализирует таким образом дальнейший процесс агрегации по ССЛ-механизму. Подобным образом развивается волнообразный цикличный характер дальнейшей цепочки фазовых переходов второго рода (рис. 3.13), обусловливающий наиболее эффективный путь диссипации энергии посредством структурообразования по иерархическому принципу в открытой неравновесной системе охлаждаемого расплава. [c.135]

Н.м. молшо определить тип критического состояния. Анализу поддаются фазовые переходы I и II рода, процесс диссипации энергии, процессы самоорганизации. При переходе через целые значения мерности формы Д реализуется переход II рода из одного агрегатного состояния в другое. [c.366]

Критериальные зависимости (7.7) для термодинамических свойств могут быть получены применением расширенного закона соответственных состояний к превращениям энергии при различных процессах изменения состояния тела (при нагревании тела, при фазовом переходе, при изменении поверхности тела, при диссипации механической энергии, при распространении или передаче теплоты и т. п.) или же, как это было показано на примере т , из анализа размерностей. [c.218]

Неравновесные кооперативные явления имеют место в открытых системах, далёких от термодинамич. равновесия, их существование связано с диссипацией энергии. Нек-рые из них обусловлены возникновением в неравновесной системе макроскопич. пространств, когерентности (диссипативной структуры)-, они в значит, степени аналогичны равновесным К. я. при термодинамич. фазовых переходах. К ним относятся когерентное излучение лазера (пример квантового неравновесного К. я.), неустойчивость Рэлея — Бекара, возникающая в нагреваемом снизу слое жидкости, образование пространственно неоднородных структур при нек-рых хим. реакциях, а также В процессе морфогенеза (см. также Неравновесные фазовые переходы). Успешное описание процессов в лазере вблизи порога генерации в терминах Ландау теории фазовых переходов 2-го рода положило начало построению единого подхода к неравновесным К. я., составляющего предмет нового научного направления — синергетики. Общая идея такого подхода состоит в следую- [c.457]

В отличие от обычных фазовых переходов, где стабилизация параметра порядка обусловлена увеличением энергии из-за взаимодействия флуктуаций (недиссипативной нелинейностью), в Н. ф. и. стабилизирующее действие оказывает нелинейная диссипация. Поэтому для поддержания стационарного состояния система должна быть открытой, т. к. необходим постоянный приток энергии от внеш. источника. [c.329]

Таким образом, показано, что при соответствующем изменении управляющих параметров и достижении ими в точке бифуркаций критических значений нелинейная динамическая система в виде деформируемого твердого тела претерпевает так называемый неравновесный фазовый переход — переход от стационарного пластического течения к новому упорядоченному во времени динамическому состоянию — прерывистой текучести. Переход к указанному динамическому состоянию контролируется балансом энергии в системе, т.е. соотношением между латентной энергией, запасаемой в системе за счет увеличения плотности дислокаций, и диссипацией энергии в результате аннигиляции, иммобилизации дислокаций и др. Прерывистую текучесть рассматривают как динамическое состояние деформируемого материала в виде диссипативной структуры. [c.127]

Рассмотрение разрушения металлов как процесса, связанного с неравновесными фазовыми переходами [11], позволяет ввести обобщенные критерии разрушения, отражающие коллективные эффекты при пластической деформации и разрушении твердых тел, и самоорганизацию диссипативных структур. Из анализа разрушения с позиций синергетики следует, что сопротивление разрушению твердых тел определяется диссипативными свойствами. Показателем диссипативных свойств материала при самоподобном разрушении является фрактальная размерность, учитывающая вклад в диссипацию энергии двух основных механизмов пластической деформации и образования несплошностей. В этой связи критерии фрактальной механики разрушения являются комплексами — двух- или трехпараметрическими. В линейной и нелинейной механике разрушения, как известно, уже давно используются двухпараметрические критерии. Отличие двухпараметрических критериев фрактальной механики разрушения от критериев линейной механики заключается в том, что они определяют условия перехода разрушения на стадию самоподобного разрушения, контролируемого критической плотностью внутренней энергии и ее эволюцией в процессе роста трещины. Так как самоподобное [c.169]

Взрыв радиационно нагретых капель обусловливает существенно нелинейный характер взаимодействия лазерного излучения с аэрозолем. Причины взрыва — фазовый переход жидкости в пар в местах диссипации электромагнитной энергии в тепло, внутри капли. [c.33]

На рис. 5.7.5 проиллюстрировано влияние кинетики фазового перехода на смыкание пузырька Aq = 0,01 мм при р<, = 1 бар. Ре = 1,2 бар. При р = О имеем случай чисто газового пузырька без фазовых переходов, когда он совершает затухающие из-за тепловой и вязкой диссипации колебания, стремясь к равновесному состоянию, определяемому внешним давлением рд. Чем больше р, тем меньше заметна затухающая осциллирующая рябь на фоне угасающего пузырька. При р — оо имеем предельную кривую, соответствующую квазиравповесной схеме. [c.291]

При малых значениях сро (ДЛя рассматриваемого на рис. 5.8.1 случая воды при Ра = бар фо = 200р) кривые зависимости Л(а) приближаются к предельной кривой, соответствующей фо = О, т. е. отсутствию фазовых переходов, а при фо 0,04 (что для коэффициента аккомодации соответствует р< 0,2-10 ) практически совпадают с ней. Кривая фо == О характеризует затухание пульсаций только за счет тепловой диссипации и она приближенно характеризует Л< ) (а) для случая пульсаций воздушного пузырька в воде. Эта кривая имеет характерный максимум, так как колебания крупных газовых пузырьков с Uq 10 мм происходят практически адиабатически, а очень мелких с о 10 мм — изотермически и в обоих предельных случаях тепловая диссипация отсутствует. [c.303]

Разнообразие волновых структур в активных средах проявляется и в сложных структурах конденсированных сред. Следует прежде всего рассмотреть аналогию волновой картины пластической деформации при упругопластическом 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 (апало1- 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 дру1ое сопровождается порождением aBTOBOjni, как способа диссипации энергии средой в критических точках (см. главу 1). [c.254]

В соотношениях (4.4) и (4.5) разность Uo-y a характеризует эффективную энергию активации и,фф, учитывающую влияние внешнего напряжения на энергию активации процесса. Условие и5фф-ио-у-ст=0 отвечает достижению неравновесного фазового перехода, при котором контролирующим механизмом диссипации энер1ии становится элементарный механизм Uo, подчиняющий себе все другие сопутствующие механизмы (путем подчинения степеней свободы атомов), обеспечивающие единый процесс динамической самоорганизации [c.263]

Процессы посткристаллизации при дальнейшем охлаждении твердой фазы являются следующим этапом эволюции системы. Посткристаллизация по сути является неравновесным диссипативным процессом, который возникает в результате необходимости компенсировать температурный градиент от дальнейшего охлаждения системы. В предыдущем разделе рассматривалось одно из свойств фрактальных кластеров - аккумуляция части энергии, выделяющейся при образовании связей между атомами. Благодаря этому свойств фрактальные кластеры новой фазы, образующиеся в процессе кристаллизации сплавов, содержат значительное количество дополнительной энергии, что создает напряжения во фрактальном кластере и, в итоге, приводит к его нестабильности. Можно сказать, что при этом система еще раз включает механизм диссипации энергии, которая была накоплена, но не рассеяна в процессе фазового перехода первого рода. Диссипация этой энергии и проявляется в качестве эффекта посткристаллизацни [c.95]

Таким образом, процессы формирования зон переходного поверхностного слоя в процессе диссипации энергии нагружения в области вершины трещины протекают посредством структурных фазовых переходов второго рода (например, аморфизация материала у вершины трещины и образование структур предплавления). Фрактальная структура различных зон поверхностных переходных слоев подразумевает значительный разброс (флуктуации) по размерам дефектов в переходном слое. Поэтому вблизи вершины кончика трещины присутствуют микронесплошности и поры, способные в локальной области самостоятельно генерировать процесс достройки структуры поверхностного переходного слоя. В данном случае наблюдается опережающее образование микротрещин вблизи кончика генеральной трещины. [c.131]

Масштаб наблюдения является критическим размером аморфной структуры (зоны П переходного слоя) предразрушения, в пределах которой функция плотности энергии деформации сохраняет свое постоянное значение, равное В пределах га процессь[ диссипации энергии связаны с неравновесными фазовыми переходами кристаллштеской фазы в квазиаморф-ную (зону 1 переходного слоя) и аморфную (зона П) и далее - в деструктивную (достижение в пористой зоне максимального уровня растягивающих напряжений) - при одном и том же уровне плотности энергии деформации [c.133]

Перераспределение легирующих элеменчов и выделение о-фазы является механизмом диссипации подводимой тепловой энергии и механической энергии, который позволяет избежагь фазового перехода I рода - нлавления металла. Как и в случае с на1 ревом углеводородной смеси, тепловая энергия при диссипации трансформируется в магнитную энергию о-фазы. Этот процесс изображен на рис. 6.26,6. [c.335]

Здесь, чтобы учесть дополнптельпые к вязкой диссипации другие виды диссипации (тепловую, пз-за фазовых переходов, акустическую и т. д.), вместо вязкости жидкости используется эффективная вязкость > (ij. Система уравнений является замкнутой при заданном законе для давления вдали от пузырька р, = [c.125]

На рис. 2.6.4 проиллюстрировано влияние кинетики фазового перехода на смыкание пузырька, определяемой коэффициентом Кц, пропорциональным При = О имеем случай чисто газового пузырька без фазовых переходов, когда он совершает затухающие из-за тепловой и вязкой диссипации колебания, стремясь к равновесному состоянию, определяемому внешним давлением Ре. Чем больше т, тем меньше заметна затухающая осциллирующая рябь на фоне угасающего иузырька. При Kg, °° имеем предельную кривую, соответствующую равновесной схеме. Штриховой линией на рис. 2.6.4 отмечены те участки кривых, где решение дает физически нереализуемые скорости фазовых переходов (см. (1.3.90)), большие чем [c.194]

МПа вязкость воды сказывается на затухании пульсаций лишь в случае очень мелких пузырьков а < 10 мм) с пнерт-ным газом, не претерпевающим фазовых переходов. Акустическое излучение также может быть заметно лишь для пузырьков с инертным газом, но имеющим достаточно большой радиус (яо 1 мм) для воды при j3o 0,1 МПа. Таким образом, главным диссинативным механизмом ири пульсациях в жидкостях типа воды при / о 0,1 МПа газовых пузырьков с о = —1 мм является тепловая диссипация. В случае паровых пузырьков главной причиной затухания пульсаций являются фазовые переходы. [c.216]

Термодинамический подход базируется на модели непрерывного континуума безотносительно к его внутренней структуре. Процессы, протекающие в среде, предполагаются установившимися. Б случае движущейся среды все компоненты перемещаются с одинаковой скоростью. Термодинамический подход учитывает фазовые переходы, но исключает влияние амплитуды и частоты на скорость звука. Не учитывается неадиабатичность процессов сжатия и разрежения во фронте волны из-за подвода тепла вследствие диссипации энергии. [c.82]

Таким образом, спонтанная перестройка дислокационных субструктур подразумевает спонтанную смену лидера-дефекта, ответственного за диссипацию энергии. При переходе к ячеистой структуре лидером-дефек-том являются дислокации. С другой стороны, переход от ячеистой структуры к полосовой контролируется переходом к лидеру-дефекту — дискли-нациям, а переход к фрагментированным структурам — к микронесплошностям, или некристаллографическим микротрещинам. Последние формируются в результате активизации сдвигонеустойчивых фаз на субграницах. Поэтому смена типа дислокационных субструктур, сопровождающаяся сменой лидера-дефекта, представляет собой неравновесный фазовый переход в точках структурной неустойчивости (точки бифуркаций). Появление новых лидеров-дефектов находит отражение в строении поверхности излома [36]. Эволюция структур дефектов при пластической деформации будет более детально рассмотрена в гл. 3. [c.31]

Масштаб наблюдения является критическим размером кластера, в пределах которого функция плотности энергии деформации (dW/dV) сохраняет постоянное значение, равное W . B пределах Гц процессы диссипации энергии связаны с неравновесными фазовыми переходами кристаллической фазы в квазиаморфную и квазиаморфной — в деструктивную при одном и том же уровне плотности энергии деформации W . Критерием [c.174]

Поскольку характер разрушения определяется видом и фрактальной размерностью диссипативной структуры в зоне предразрушения, контролирующей уровень диссипации энергии, то вязкохрупкий переход является следствием спонтанной смены диссипативных структур в результате неравновесного (фазового) перехода при достижении критического состояния решетки в областях кумуляции избыточной энергии, когда изменение формы уже не может быть компенсировано изменением объема. Это соответствует предельной деформации растяжения на мезоуровне [301], равной [c.179]

Аморфные материалы в иерархической лестнице механизмов диссипации энергии отвечают V уровню неравновесности (см. рис. 145). При подводе механической энергии доминантный механизм ее диссипации на этом уровне связан с активацией сдвиго-неустойчивых фаз, порождающей диффузионные потоки. Это подобно состоянию, которое возникает при достижении предельной деформации, инициирующей неравновесные фазовые переходы кристаллическая фаза паракристаллическая фаза —> квазиаморфная фаза. Однако в кинетическом отношении аморфные металлы — это совершенно новые материалы. В них присутствуют специфические дефекты, не присущие материалам в кристаллическом состоянии. Аморфные металлические сплавы идеально однородны, а их фазовый состав не связан с диаграммой состояния [427]. [c.269]

Здесь Ис и Яв — значение энтальпии на спинодали и при температуре кипения соответственно, QeiT ) —удельная теплота парообразования в точке кипения. Из (4.31) следует, что Хс = 0,4. Когда области энерговыделения в частице составляют небольшую долю от ее общей массы, то всегда, независимо от типа фазового перехода в этих нагретых областях, при взрыве капли будет реализовываться малая интегральная степень испарения. Наконец, возможен и такой случай, когда за время действия импульса в капле за счет диссипации световой энергии выделяется теплота, не меньшая удвоенной теплоты испарения, а размер частицы не успевает существенно измениться. В этой ситуации реализуется непрерывный (однофазовый) переход жидкости в пар, минуя область двухфазовых состояний [31]. При таком закритическом взрыве степень испарения достигает максимально возможного значениуТ и равна 1. [c.111]

Универсальность свойств критических явлений предполагает использование при анализе эволюции сложных систем критических значений управляющих параметров, контролирующих потерю устойчивости симметрии системы. Информационные свойства критических точек связаны с изменением механизма действия обратных связей при переходе от положительных обратных связей, обеспечивающих стабильную эволюцию системы, к отрицательным, контролирующим смену механизма адаптации структуры к внешнему воздействию. Стадии стабильного развития системы обеспечивается путем локальной перестройки структуры (локальная адаптация) с реализацией принципа минимума диссипации энергии, развитого Н.Н. Моисеевым [2], Адаптация максимально реализуется в биосистемах. Действие отрицательных обратных связей сопряжено с глобальной перестройкой структуры путем глобальной диссипацией энергии, в процессе которой формируется новая структура взамен прежней, потерявшей способность к локальной адаптации. Переход от локальной к глобальной адаптации системы под влиянием внешнего воздействия контролируется принципом минимума производства энтропии, развитого Гленсдорфом-Пригожиным [9]. Спонтанный переход от контролирующего влияния положительных обратных связей к отрицательным, является неравновесным фазовым переходом, обладающим универсальными для различных систем свойст- [c.11]

Из принципа Н.Н. Моисеева следует, что он (неравновесный фазовый переход по терминологии И. Пригожина) обуслОблен сменой контролирующего эволюцию системы термодинамического критерия - переходом от критерия минимума диссипации энергии к критерию минимума производства энтропии, сопровождающийся сменой вида обратной связи (от положительной к отрицательной обратной связи). [c.46]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...