Самоорганизация через переходы

Самоорганизация через переходы [c.88]

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]

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]

Существование определенной иерархии процессов самоорганизации обусловлено усложнением способа затрат энергии на образование свободной поверхности при распространении трещины. При изменении условий нагружения, когда оно перестает быть регулярным, переходы через точки бифуркации могут быть результатом изменения количества компонент или самих параметров, управляющих процессом. Однако во всех случаях наблюдаемые структуры, представляющие собой ступени самоорганизации, возникают, а не накладываются извне. Указанный принцип синергетики означает, что иерархия процессов, присущих данной системе, может быть выявлена при любом виде внешнего воздействия — неизменном и нестационарном. [c.122]

Принцип локального равновесия означает справедливость всех уравнений равновесной термодинамики для бесконечно малых элементов массы (объема) неравновесных систем. Согласно этому принципу, состояние неравновесной системы характеризуется локальными термодинамическими потенциалами, которые зависят от времени только через характеристические термодинамические параметры, причем для всех термодинамических величин справедливы уравнения классической термодинамики. Это позволяет строить рассмотрение неравновесных открытых систем на анализе термодинамической самоорганизации структур, в которых локализован некий квазиравновесный процесс. В этом случае эволюцию системы можно рассматривать как ее переход через ряд термодинамических квазиравновесных состояний, а зависимость системы от времени описывать с помощью параметров, контролирующих наиболее медленный процесс. [c.14]

С позиций синергетики самоорганизация диссипативных структур, как уже отмечалось, связана с достижением точек бифуркаций, переход через которые приводит к самоорганизации структуры, обеспечивающей упорядочение более высокого ранга. Отсюда можно сделать вывод, что оптимизация конструкций промежуточных разливных устройств и режимов разливки стали непосредственно связана с обеспечением условий для формирования потока жидкости при режимах, отвечающих переходу от ламинарного течения к турбулентному. Числовые значения технологических параметров могут быть получены на базе диаграмм трехмерного течения расплава, разработанных в [341]. [c.222]

Кристаллические структуры твердых тел являют собой яркий пример организации. С развитием синергетики утвердился термин "самоорганизация". В чем же различие между процессами организации и самоорганизации Понятие организации относится к процессам, близким к равновесным, при которых движущей силой развития является стремление системы к минимуму свободной энергии. Самоорганизация структур связана с переходом через кризис (неустойчивость системы) в условиях, далеких от равновесия. Движущей силой процесса в этих условиях является стремление системы к минимуму производства энтропии. [c.238]

Принципиальное отличие поведения неравновесных систем от равновесных связано с эффектом самоорганизации диссипативных структур в точках ее неустойчивости, что обеспечивает минимизацию энтропии в неравновесной системе. Это означает, что в основе процесса стеклования жидкости лежит самоорганизация диссипативных структур, контролируемая принципом минимума производства энтропии. Это обусловливает реализацию принципа подчинения в точке фазового перехода жидкость — кристалл и взаимосвязь параметров, контролирующих переход системы через неустойчивое состояние. [c.288]

Рассматриваемый феномен непосредственно связан с механизмом адаптации системы к глобальному нарушению симметрии системы, который связан с самоорганизацией в диссипативной среде фрактальных структур. Это повышает, после перехода через неустойчивость, адаптивность системы к внешнему фактору и сопровождается изменением кода обратной связи. [c.193]

Выше было показано, что пространственная самоорганизация системы дефектов при пластической деформации кристаллов может быть представлена как неустойчивость, нарушающая симметрию, и появляется в результате бифуркации термодинамической ветви. Приведены кинетические уравнения, описывающие временное поведение такой системы, содержащие коэффициенты диффузии. Отмечено, что процессы диффузии нельзя рассматривать как носители коллективных мод структурообразования. Отмечалось также, что после первой бифуркации система проявляет множественность решений уравнений состояния, которые возникают при переходе параметра В через критические значения. [c.89]

Условия (3.65) и (3.66) можно обобщить на случай стационарных состояний, далеких от равновесия, когда возможна самоорганизация системы. Такое обобщение содержится, например, в нашей работе [28], в которой уравнение (3.65) записано для избыточной энтропии. Важно подчеркнуть, что переходу системы в неустойчивое состояние (потере устойчивости) соответствует изменение знака 8х Р, а это возможно, например, в случае, если Р проходит через нуль. [c.90]

При всех разобранных сценариях турбулентность возникает через последовательность бифуркаций, происходящих по мере увеличения значения управляющего параметра (числа Рейнольдса). Этим бифуркациям отвечают (по принятой теперь терминологии) неравновесные фазовые переходы. Можно сказать, таким образом, что переход от ламинарного течения к турбулентному идет через последовательность фазовых переходов. По И. Пригожину и Г. Хакену процессы самоорганизации представляются как последовательности фазовых переходов, происходящих при изменении соответствующих управляющих параметров. В связи с этим можно поставить следующий вопрос. Является ли переход от ламинарного течения к турбулентному примером процесса самоорганизации н, следовательно, примером перехода от менее упорядоченного движения к более упорядоченному [c.10]

ТОГО, могут возникать пространственные структуры, например ячейки, напоминающие по внешнему виду пчелиные соты, концентрические волны или спирали. Такие структуры могут поддерживаться в динамике за счет непрерывного потока энергии (или вещества) через систему (с подобными ситуациями мы сталкиваемся, например, в гидродинамике). В других случаях структуры сначала возникают в динамике, а затем как бы отвердевают с подобными ситуациями мы сталкиваемся, например, в процессах роста кристаллов или в морфогенезе. В более абстрактном плане можно утверждать, что в социальных, культурных или научных системах также возникают структуры — идеи, понятия, парадигмы. Таким образом, во всех случаях мы имеем дело с процессами самоорганизации, приводящими к возникновению качественно новых структур в макроскопических масштабах. Какие механизмы порождают эти новые структуры Каким образом описать переходы из одного состояния в другое Поскольку системы, о которых идет речь, могут состоять из подсистем самой различной природы (атомов, молекул, клеток или животных), на первый взгляд кажется, что поиск общих понятий и математических методов — дело безнадежное. Тем не менее именно в этом и состоит цель этой книги. [c.40]

При традиционном описании процесса пластической деформации исходят из того, что существующие в кристаллах системы скольжения позволяют обеспечить его формирование без разрушения сплошности. В.Е. Паниным и др. [11] было доказано, что пластическое течение происходит одновременно на нескольких уровнях, причем трансляция на одном уровне обязательно сопровождается поворотом на более высоком уровне, и наоборот. Принципиально важным в этом подходе является то, что любое нарушение структуры кристалла при подводе к нему внешней энергии рассматривается с позиции самоорганизации локальных структур, обусловленной энтропийными эффектами. Вторичные структуры, формирующиеся в деформируемом кристалле при достижении необходимого уровня возбуждения, представляют совокупность локальных структур - от дефектов типа точечных или линейных до аморфного состояния, возникающего при высокой плотности дефектов. Таким образом, при анализе пластической деформации кристаллов необходимо учитывать кооперативное взаимодействие трансляции, ответственной за изменение формы (дисторсии), и ротации, ответственной за изменение объема (дилатации). При этом важную роль в распространении скольжения играют границы зерен. Эволюция скольжения включает образование полос скольжения на начальных этапах пластической деформации, которые потом трансформируются в полосы микроскопического сдвига, что приводит к возникновению зоны локализованной макропластической деформации, проходящей через весь объем. Переход от одного масштабного уровня (микрополосы) к другому (макротюлосы) являет собой неустойчивость пластической деформации, предопределяющую шейко-образование. Он характеризуется тем, что шменяются элементарные носители деформации - дислокации сменяются дисклинациями. Дисклинации являются более энергоемкими дефектами, чем дислокации, что позволяет системе про- [c.241]

Таким образом, самоорганизация структурообразования в поверхностном слое металла при высокоинтенсивной обработке описывается критерием Рейнольдса, в котором процессы формирования диссипативных структур определяются вязкостью обрабатываемой среды. При этом цикличность процессов структурообразования характеризуется переходом вязкости объемной через ротационную в дкнам1гческую. [c.166]

Климонтович [19] доказал 5-теорему, на основе которой принцип минимума производства энтропии распространяется и на нелинейную область. Теорема позволяет оценить относительную степень упорядоченности и неравновесного состояния системы и предсказать направление, в котором под влиянием внешнего воздействия изменяется термодинамический процесс, протекающий в открытой системе. Согласно 5-теореме, принцип эволюции открытых систем гласит при критических фазовых переходах через пороговые значения управляющих параметров происходит скачкообразное уменьшение энтропии с уменьшением ее производства. Из S-теоремы следует важный вывод с ростом управляющего параметра перенормированная энтропия убывает, т.е. имеет место процесс самоорганизации. [c.13]

С математической точки зрения наиболее простая схема описания самоорганизующейся системы представляется известной схемой Лоренца [7]. Она представляет три дифференциальных уравнения, выражающие скорости Г], к, S изменения величин rj, h, 5 через их значения. Характерная особенность этих выражений состоит в том, что все они содержат диссипативные слагаемые, величины которых обратно пропорциональны соответствующим временам релаксации r,j,Ti Ts. Обычно при исследовании термодинамики фазового перехода принимается адиабатическое приближение г/,, < г,,, означающее, что в ходе своей эволюции сопряженное поле h t) и управляющий параметр 5(i) изменяются настолько быстро, что успевают следовать за медленным изменением параметра порядка ri(t) [1]. При этом эволюция системы описывается уравнением Ландау—Халатникова, в котором роль свободной энергии играет синергетический потенциал. В результате синергетический подход сводится к феноменологической схеме фазового перехода. Отличие состоит в том, что в синергетических системах процесс самоорганизации происходит в области больших значений управляющего параметра 5, а в термодинамических — в низкотемпературной. Таким образом, величина S не сводится к температуре. Кроме того, если для термодинамических систем температура среды совпадает с ее значением для термостата, то для синергетических отрицательная обратная связь между параметром [c.19]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...