Система синергетическая

Этот принцип отражает стремление синергетической системы в максимальной степени использовать энергию и вещество, что и отвечает принципу минимума производства энтропии. Принцип минимума диссипации энергии был положен Н.Н. Моисеевым в основу анализа эволюции синергетических систем и показана возможность использования для анализа синергетических систем любой природы триады Дарвина изменчивость, наследственность, отбор. [c.29]

Синергетическим системам, как уже отмечалось, присущ метаболизм — обмен энергией и веществом с окружающей средой. Этот феномен обусловлен стремлением системы максимально использовать энергию внешней среды как способ уменьшения локальной энтропии. В свою очередь, поиск системой новых, более эффективных способов использования энергии и вещества требует формирования положительных обратных связей. Так что эволюция системы включает, с одной стороны, укрепление отрицательных обратных связей, способствующих сохранению системы в стабильном состоянии, а с другой - формирование положительных обратных связей, обеспечивающих ограничение [c.29]

Отбор, как хорошо известно из биологии, связан с выживанием сильнейших, наиболее приспособленной моды. В синергетических системах отбор совершается по принципу экономии энтропии, сформулированному Н.Н. Моисеевым если допустимо не единственное состояние системы (процессов), а целая совокупность состояний, согласных с законами сохранения энергии и связями, наложенными на систему (процесс), то реализуется состояние, которому отвечает минимальное рассеивание энергии или, то же самое, минимальный рост энтропии [19]. [c.30]

Г. Хакен [15] назвал параметр порядка информатором порядка, т.к. при реализации принципа подчинения в системе устанавливается порядок. Следует отметить, что эволюция синергетической системы связана с иерархией информационных уровней первоначально обмен информацией носи случайный характер, затем возникают конкуренция и кооперация, завершающиеся новым коллективным состоянием, которое качественно отличается от ранее существовавшего неупорядоченного состояния, или их набором [6]. [c.35]

Согласно синергетической версии общебиологической теории старения, этот процесс является выражением определенных общесистемных закономерностей. Из этого следует, что применительно к биологическим системам процесс старения неразрывно связан с сущностью явления жизни и общими механизмами обеспечения жизнеспособности. [c.235]

При синергетическом описании эволюции открытых систем рассматриваются переходы от одних механизмов самоорганизации (способы диссипации энергии при разрушении материала) к другим в критических точках неустойчивости, которые названы точками бифуркации [43-46]. В точках бифуркации система претерпевает принципиальные изменения в способности реагировать на подводимую энергию извне, а следовательно, кинетические уравнения в точках бифуркации должны дискретно сменять любой свой вид, либо дискретно меняются параметры этих уравнений. Чтобы применить к металлу указанный подход описания эволюции открытых систем с целью изучения распространяющихся трещин в элементах конструкций при многопараметрическом воздействии, необходимо показать существование в металле строго упорядоченных процессов (механизмов) разрушения и доказать независимость их реализации от условий или параметров внешнего воздействия. [c.100]

В момент достижения точки бифуркации в открытой системе происходит отбор того ведуш его механизма накопления повреждений, который обусловлен протеканием более сложных коллективных процессов. Например, в металле смена масштабов с микро- на макро- связана с изменением накопления повреждений в результате движения единичных дислокаций (микроскопический уровень) к движению их ансамблей. Последовательное усложнение процессов эволюции открытой системы позволяет реализовать основной синергетический принцип производства минимума энтропии [46]. [c.121]

Рассмотренные принципы синергетики и основные простейшие подходы описания эволюции открытых систем полностью применимы к металлическим материалам, испытывающим различные эксплуатационные воздействия. Наличие в материале основного аккумулятора энергии в виде пластически деформированной зоны предразрушения до зарождения трещины и в вершине трещины при ее распространении обеспечивает устойчивое поведение материала вплоть до начала нестабильности. Сохранение устойчивого поведения материала при внешнем воздействии на стадии распространения трещины в течение значительного периода эксплуатации конструкции служит основной причиной тщательного анализа роли внешних условий воздействия, влияющих на устойчивость системы, что может вызвать процесс быстрого окончательного разрушения. На базе синергетического анализа появляется возможность управлять процессом эволюции состояния металла или элемента конструкции в условиях многопараметрического эксплуатационного воздействия и поддерживать устойчивость его поведения с развивающейся трещиной (поведения системы), по крайней мере, в период между двумя соседними эксплуатационными проверками с помощью методов неразрушающего контроля. [c.127]

Поскольку композиты представляют собой сложные гетерогенные, термодинамически открытые неравновесные системы, синтез которых происходит в неравновесных условиях, то для научного прогнозирования и управления свойствами конечного материала необходим современный, активно развивающийся в последние годы, синергетический подход и учет процессов самоорганизации, происходящих в ходе эволюции системы. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в конце книги. [c.7]

Моисеев [7] на основе рассмотрения механизмов развития живой природы сформулировал принцип минимума диссипации энергий в неживой материи Если множество устойчивых движений или состояний, удовлетворяющих законам сохранения и другим ограничениям физического характера, состоит более чем из одного элемента, т.е. они не выделяют единственного движения или состояния, то заключительный этап отбора реализуемых движений или состояний определяется минимумом диссипации энергии (или минимумом роста энтропии) . Это гипотетическое утверждение Моисеев назвал принципом минимума диссипации энергии. Опытные данные подтвердили, что существует определенный класс явлений в неживой природе, для которых этот принцип является важнейшим. Применительно к живой природе этот принцип отражает стремление синергетической системы в максимальной степени использовать энергию и вещество. [c.13]

Таким образом, в синергетических системах важная роль отводится текущему равновесию, принципом которого является диссипация энергии. Это требует сочетания термодинамического и кинетического подходов [20], [c.14]

Хакен [23] также отмечает возможность распространения теории Дарвина и на неорганический мир, что позволяет связать возникновение макроскопических структур с рождением коллективных мод под действием флуктуаций или отбора, наиболее приспособленной моды или комбинации таких мод. При этом решающую роль играет параметр время. Это означает необходимость исследования эволюции системы во времени и возможность использования кинетической теории неравновесных процессов, развитой Дарвиным, для описания процессов в открытых физических, химических, биологических и других синергетических системах. [c.18]

Синергетическим системам свойственна стохастичность, т.е. их временную зависимость нельзя предсказать с абсолютной точностью. Поэтому в соотношение (22) вводится второй член /(/), учитывающий флуктуации сил [c.18]

С учетом стохастичности синергетической системы эволюционное уравнение можно представить в виде [23] [c.18]

При описании эволюции синергетических систем необходимо учитывать, что все они состоят из большого числа подсистем. Это требует введения многих переменных q , q , 3,. .., q . Их называют переменными состояния [23]. При этом важно выделение уровней описания микроскопического (отдельные атомы, молекулы), мезоскопического (ансамбли атомов и молекул) и макроскопического (непрерывные протяженные области атомов и молекул). Соответственно при описании эволюции системы на мезоскопическом уровне переменные относятся к ансамблям атомов или молекул, а на макроскопическом — к непрерывно протяженным областям атомов и молекул. Так, для описания роста кристаллов с помощью эволюционных уравнений вводятся переменные двух типов q x, t) и q iix, t), где <7i относятся к плотности молекул в жидкости, а q — в твердой фазе. Описание временных изменений системы в пространстве приводит к нелинейному стохастическому уравнению в частных производных общего типа. [c.19]

Деформируемое твердое тело является самоорганизующейся системой, в процессе эволюции которой происходит (так же как и в других синергетических системах) самоорганизация диссипативных структур со спонтанной их перестройкой вблизи точек бифуркаций. Эти перестройки можно рассматривать как последовательность кинетических переходов, при которой случайность, неравновесность и необратимость являются источниками порядка в системе. [c.30]

Рассмотренные выше методы определения фрактальной размерности различных объектов достаточно сложны, так как требуют специальной аппаратуры и сложных расчетов. В значительной мере это связано с тем, что эти методы не опираются на свойства синергетических систем, связанных с самоорганизацией в точках бифуркаций диссипативных структур, обладающих фрактальностью. Их учет позволяет обосновать наличие связи между свойствами системы (например, в виде деформируемого материала) и фрактальной размерностью структур, определяющих переходы устойчивость—неустойчивость—устойчивость. Эта возможность определяется наличием взаимосвязи между параметрами, контролирующими критические точки (в данном случае бифуркаций). [c.74]

Указанные выше синергетические модели не только позволяют формально описать процесс образования дислокационных структур, но и способствуют более глубокому пониманию физической природы деформационного упрочнения [190]. Переход от ранней стадии деформационного упрочнения к установившейся стационарной стадии, на которой практически отсутствует эффект упорядочения, можно объяснить стремлением системы (деформируемого твердого тела) к минимуму своей внутренней энергии. [c.110]

Под синергетическим подходом главным образом подразумевается формулирование и анализ системы кинетических уравнений для выявления механизмов самоорганизации в ансамбле дислокаций с образованием структур диссипативного типа [201]. Важным аспектом развиваемых теорий является формулирование такой системы дислокационных кинетических уравнений, которая могла бы описать это явление не только с качественной, но и с количественной стороны [201]. Кинетические уравнения должны включать в себя процессы, реально идущие в кристалле, а именно генерацию, аннигиляцию и диффузию дефектов. [c.112]

На рис. 168 поверхность идеального стеклообразования представлена полуосью (заштрихованная часть) отрицательных значений. Сингулярная поверхность Sg сводится к точке е = 0. Эволюция системы в процессе охлаждения характеризуется траекторией С, которая в зависимости от скорости охлаждения либо пересекает (Сг) полуокружность, расположенную вблизи сингулярной точки, либо нет ( j). При медленном охлаждении траектория С не заходит в сингулярную область, и поэтому реализуется режим спонтанной кристаллизации в точке плавления, соответствующей термодинамической температуре плавления. При скоростях, отвечающих траектории j, реализуется режим переохлаждения, при котором в точке Tg происходит спонтанное стеклование. Особенности поведения синергетической системы авторы [474] связывают не с коллективным поведением системы как целого, а с перестройкой в ограниченных клас- [c.292]

Синергетическая система в живой природе становится подобной биологической, Для таких систем в процессе эволюции устанавливается структурная и функциональная дифференцированность механизмов прямой и обратной связей и одновременно с этим их интегрированность, целостность на разных иерархических уровнях [2]. [c.30]

Оно используется в химии для описания автокаталитических реакций, когда скорость образования а некоторого вещества пропорциональна его концентрации q. При использовании этого соотношения в биологии коэффициенту а придают смысл параметра порядка, представляя его как разность между скоростью продуцирования и скоростью распада клеток. С другой стороны, синергетическим системам свойственна стахостичность, т.е. их временную зависимость нельзя предсказать с абсолютной точностью поэтому, в соотношение (1.19) вводится второй член f(t), учитывающий флуктуации сил [14] [c.32]

В. Хорстехемке и Р. Лефер [26] распространили понятие фазового перехода на новый класс неравновесных явлений перехода, связанными со случайными свойствами среды. Этот тип переходов авторы [26] назвали неравновесными фа ювыми переходами, индуцированными шумами. Этим на 5ванием подчеркнут тот факт, что новый класс явлений перехода тесно связан с классическими равновесными фазовыми переходами и с неравновесными переходами, характерными для синергетических систем. При анализе неравновесных фазовых переходов, индуцированных случайными свойствами среды (внешний шум), придается важная роль флуктуациям свойств среды, которые в точках неустойчивости системы перестают быть шумом и приводят к глобальным изменениям в системе. [c.43]

Синергетика рассматривает автово]товые процессы, возникающие при переходах устойчивость-неустойчивость-устойчивость, как имеющих иерархическую природу и возникающих при достижении управляющим параметром критического значения. Они проявляю тся в виде стационарных, периодических волн, обладающих в неравновесных системах свойсгвами автоволн их характеристики не зависят oi начальных и краевых условий и линейных размеров системы. В синергетических системах автоволны возникают как естественное свойство активной среды, в которой запасена скрытая энергия и набегающая волна служит средством к ее высвобождению, что в свою очередь является [c.252]

На синергетических свойствах систем металл-водород основан новый вид обработки, а именно, водородной обработки материалов. Поэтому нами начато изучение особенностей элементов самоорганизации, морфологии И кинетики гидридных превращений в системе Pd-H методом оптической микроскопии in situ. [c.38]

ВОДОРОДОУПРУГОСТЬ — СИНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ В СИСТЕМАХ МЕТАЛЛ—ВОДОРОД [c.39]

О НЕКОТОРЫХ СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТАХ В ФИЗИКО-ХИМИ ШСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ [c.230]

В выражении (5.100) учтена зависимость работы разрушения от флуктуаций в поведении материала как эволюционирующей открытой системы вдоль рассматриваемого направления. Осредненное горизонтальное направление пути эволюции самоорганизованно выбрано самой системой на уровне макроскопического масштаба. На мезоскопическом масштабном уровне реализуется способность материала рассеивать энергию разрушения в связи с изменением пространственной ориентировки направления развития трещины в результате неравномерного протекания пластической деформации вдоль фронта трещины, что находится в соответствии с синергетическим принципом самоорганизованного отбора тех направлений эволюции открытой системы, которые позволяют наиболее долго поддерживать ее устойчивость. [c.271]

Возникающая ситуация перед вершиной распространяющейся трещины и за ней оказывает различное влияние на развитие усталостной трещины при двухосном нагружении при различной ориентировке фронта трещины по отношению ко второй компоненте нагрузки. Это типично синергетическая ситуация в реакции материала на внешнее воздействие. В зависимости от того, какую роль играют внешние условия нагружения в кинетике усталостных трещин, материал имеет возможность задействовать различные механизмы разрушения, оказывающие влияние на скорость протекания процесса эволюции его состояния с распространяющейся усталостной трещиной. Добавление второй компоненты к нагружению по одной оси при благоприятной ориентировке трещины вызывает доминирование либо процесса пластической деформации в вершине трещины (перед ее вершиной), либо стимулирует эффекты контактного взаимодействия в перемычках между мезотуннелями за вершиной трещины. Выбор того или иного процесса происходит самоорганизован-но и зависит от того, какой из задействованных механизмов деформации и разрушения наиболее эффективно приводит к снижению темпа подрастания трещины, а следовательно, позволяет наиболее эффективно поддерживать устойчивость открытой системы — сохранять целостность элемента конструкции с развивающейся в нем усталостной трещиной. [c.324]

Использование свойств универсальности и автомодельности процессов, происходящих в синергетических системах при бифуркационных переходах, позволяет повысить достоверность экспериментальных значений тре-щиностойкости Ki при одновременном упрощении испытаний. В настоящее время отсутствуют решения адекватного перехода от значений определенных при одной температуре (или скорости нагружения), к другой. Инвариантность Тф-критерия позволяет пересчитывать с одной температуры на другую, если известны и при одной из температур [36,292]. Особенно привлекательна идея определения Ki при циклическом нагружении, которое используется для зарождения предварительной трещины. Основанием к введению в тестовые эксперименты при определении Ki циклического нагружения образца с трещиной служит и тот [c.171]

Синергетическая трактовка эффектов УЗО на структуру следующая. Подведение к расплаву внешней энергии в виде ультразвукового излучения высокой интенсивности (более 1 Вт/см ) повышает степень неравно-весности системы, а при достижении критических условий, вызывающих необратимые изменения в системе, возникают бифуркационная неустойчивость расплава и переход ламинарного течения жидкости к турбулент- [c.225]

Поскольку каждый из рассмотренных способов приводит к одному и тому же предельному состоянию системы, то аморфные фазы должны быть инвариантны к способу их создания, что и характерно для синергетических систем. Действительно, исследованиями [429] на сплавах Fe-Si-Al и Ni-Nb-Al методом рентгеноструктурного анализа подтверждена идентичность аморфных фаз, образующихся в неравновесных условиях при сверхбыстрой закалке, ионном облучении или дроблении порошков в аттриторе. [c.270]

Синергетическая картина стеклования жидкости представлена следующим образом [474]. В жидком состоянии только малая доля атомов п не участвует в элементарных процессах, что обус овлено наличием в жидкости свободного объема и значительной кинетической энергии атомов. Путем изменения внешнего фактора можно достигнуть такого состояния, когда доля о закрепленных атомов станет выше критического значения п , при котором система теряет эргодичность. Это адекватно условию блокирования сдвиговых напряжений в макроскопических областях, при которых невозможна релаксация напряжений. При такой самоорганизации системы производство энтропии пропорционально величине где — стационарное значение сдвигового напряжения, достигаемого в результате блокировки г — синергетический потенциал, имеющий вид [c.291]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...