Принципы синергетики

Применительно к сварке источниками энергии различной концентрации следует на основе принципов синергетики прежде всего разработать физико-математические модели нестационарных процессов в системах газ — жидкий металл, газ — твердый металл, газ — жидкое — твердое и др. [c.111]

Реализованный процесс уже несет в себе информацию о многопараметрическом внешнем воздействии через интегрально реализованную реакцию на это воздействие в виде процесса роста трещины. Если он может быть восстановлен из анализа созданной свободной поверхности — излома, то он может быть охарактеризован через механические характеристики простого тестового опыта. Через тестовый (стандартный) опыт, в котором установлены кинетические закономерности роста усталостных трещин, может быть полностью смоделирован (прогнозируем) или восстанов.пен (экспертиза разрушения) процесс реализованного разрушения путем введения эквивалентных характеристик или параметров механики разрушения. Такое представление может быть осуществлено на основе принципов синергетики в физике и меха- [c.78]

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]

Рассматриваемый принцип синергетики означает независимость реализуемых процессов разрушения от вида и условий внешнего воздействия в пределах между двумя соседними точками бифуркации. Один и тот же механизм, или процесс эволюции открытой системы, может быть многократно реализован в направлении рассматриваемой координаты при различных условиях нестационарного воздействия или сочетании параметров многофакторного воздействия. Каждый объем материала не располагает информацией о своем последующем разрушении при внешнем воздействии с самого начала, а реализует один из возможных механизмов роста трещины (в соответствии с определенной иерархией). Поэтому к одному и тому же механизму разрушения можно многократно возвращаться в направлении роста трещины в условиях нестационарного режима нагружения. [c.123]

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]

Общим для процесса перестройки дефектной структуры материала в процессе пластической деформации является ее эволюция в соответствии с принципами синергетики [59-61]. Они могут быть охарактеризованы следующим образом [c.143]

Последовательное возрастание асимметрии цикла нагружения не нарушает последовательности смены механизмов разрушения, поскольку указанная смена, согласно принципам синергетики, является свойством открытой системы. Внешние условия нагружения влияют только на диапазон, в пределах которого ведущий механизм эволюции открытой системы остается неизменным. Более того, возможно создание таких внешних условий, когда один из механизмов разрушения вообще не может быть реализован при неизменных параметрах цикла нагружения. Рассматривая влияние асимметрии цикла на рост трещин, следует ввести условие сохранения неизменным ведущего механизма разрушения в срединных слоях материала вплоть до наступления нестабильности. Таким условием является достижение некоторой пороговой величины асимметрии цикла (Rth)ps-При условии Ri > (Rth)ps смена механизма роста трещины не происходит ни в срединной части образца, ни у поверхности вплоть до наступления нестабильного разрушения. При меньшей асимметрии цикла, чем введенная пороговая величина, в срединной части образца или детали могут быть последовательно реализованы в большей или меньшей мере все механизмы роста трещины, присущие данному материалу. [c.287]

Использование принципов синергетики с целью анализа кинетики усталостных трещин и построение единой кинетической кривой подразумевает, как было показано выше, переход к рассмотрению закономерностей эволюции несущей способности элемента конструкции в эксплуатации в процессе подрастания трещины через эволюцию управляющих параметров. Смысл поправочных функций на тот или ипой фактор, влияющий на процесс развития трещины, состоит именно в том, чтобы решать задачу по управлению этим процессом. Через изменение величин параметров воздействия происходит изменение поправочной функции, а через нее оказывается влияние на управляющий параметр. Снижая величину управляющего параметра и не допуская достижения точки бифуркации, можно существенно повлиять на скорость роста усталостной трещины и увеличить длительность эксплуатации с ней элемента конструкции. [c.401]

Методологической основой получения материалов с заданными свойствами являются принципы синергетики, в соответствии с которыми эффективное управление свойствами материалов и их оптимизация возможны только в условиях самоорганизации структур. Термин си- [c.166]

Использование новых представлений для описания сложных структур позволяет поднять на новую ступень моделирование физико-химических процессов при получении новых материалов. Применение принципов синергетики и теории фрактальных структур дает возможность ввести в этот анализ степень неравновесности системы и описать эволюцию процессов самоорганизации структур. Это служит базой для получения сплавов с заданными свойствами. В монографии показана возможность дальнейшего улучшения физико-механических свойств сплавов путем их получения в неравновесных условиях, отвечающих самоорганизации фрактальных структур. [c.3]

Методологической основой получения материалов с заданными свойствами являются принципы синергетики, в соответствии с которыми эффективное управление свойствами материалов и их оптимизация возможны только в условиях самоорганизации структур. Исследования последних лет показали, что самоорганизующиеся структуры обладают свойствами фрактальности, т.е. они могут быть количественно описаны с помощью фрактальной размерности. [c.4]

В настоящей монографии рассмотрены принципы синергетики (гл. 1) и дан обзор исследований фрактальных структур (гл. 2). На основе этого пластическая деформация металлов и сплавов анализируется с позиций механизмов диссипации энергии (гл. 3), при этом деформируемое тело рассматривается как система, находящаяся далеко от термодинамического равновесия (эти представления впервые были введены И.И. Новиковым). Предложена методология определения инвариантных комплексов механических свойств, связанных с диссипативными свойствами материалов в точках бифуркаций (гл. 4). [c.4]

Авторы осознают, что в монографии, написанной на стыке наук, ряд утверждений могут носить дискуссионный характер, особенно заключение о возможности получения сплавов с заданными свойствами на основе принципов синергетики. Это заключение следует рассматривать скорее как постановку задачи. [c.5]

С позиций принципов синергетики переход от равномерной деформации [c.178]

Проведенный анализ поведения твердого тела под нагрузкой с позиции синергетики и теории фрактальных структур показал возможность выделения фундаментальных свойств материала и установления универсальных связей между комплексом механических свойств и фрактальной структурой при классификации сплавов с использованием золотого сечения. Эта возможность связана с универсальностью принципов синергетики и общностью структурных особенностей фракталов для живой и неживой природы. [c.215]

Ситуация существенно изменяется при учете в описании системы потоков, в этом случае не только давление и температура могут влиять на химический потенциал, но и сам химический потенциал посредством потоков /j и /2 может оказывать обратное влияние на давление и температуру (рис. 134). Это означает, что наличие потоков приводит к необходимости учета механизмов обратных связей и принципов синергетики при создании новых материалов. Усилить обратные связи в системе можно путем увеличения степени неравновесности системы. Некоторые способы усиления неравновесности расплавов будут рассмотрены далее. [c.218]

Развитие синергетики вновь привлекло внимание к рассмотрению единства процесса развития, представленного еще в трудах В,И. Вернадского, но уже с учетом триады Дарвина изменчивость, наследственность и отбор. Принципы синергетики учитывают тот факт, что в межвидовой борьбе, реализуемой в живой природе, выживает наиболее приспособленный вид. Г. Хакен, один из основоположников синергетики, рассматривает эволюцию в живой и неживой природе как образование все новых и новых макроскопических структур (новых видов) [2]. При этом учитывается, что эволюционный процесс контролируется принципом отбора по Дарвину. Именно этот механизм позволяет проводить анализ неравновесной динамики эволюции систем живой природы. В настоящее время принцип отбора используется при математическом моделировании биомолекул. Предсказанный автокаталитический механизм размножения молекул представлен на рис. 1.1. В соответствии с гипотезой Н.Н. Моисеева [1], движущей силой процесса перестройки структуры является стремление системы к минимуму диссипации энергии (принципу экономии энтропии ). Этот принцип свойственен мно- [c.15]

Рассмотренный пример деления целого на две неравные части характеризует нарушение геометрической симметрии объекта при значениях р в уравнении (1.2), равным 0 1 2 3 4 5 6 7 8 .... Ниже на основе принципов синергетики будет показана роль обратной связи при использование закона обобщенной золотой пропорции. [c.31]

Принципы синергетики позволили выделить для динамических систем, находящихся вдали от термодинамического равновесия, фундаментальную меру информации, отвечающую неустойчивому равновесному состоянию системы в критической точке, и переходу от упорядочения (динамический хаос) к хаосу. Этот переход связывают со сверх-критическим явлением, называемым самоорганизующейся критичностью, характерным для природных систем и в первую очередь биологических. Оно характеризуется спонтанным возникновением порядка из хаоса за счет неограниченного роста флуктуаций. При поглощении энергии из среды система достигает некоторого критического состояния [c.46]

В своей книге "Синергетика поиски в геометрии мышления" Р. Фуллер сформулировал принцип синергетики, в соответствии с которым по известному поведению целого ушюс швестное поведение его частей возможно предсказать наличие других частей, их эволюцию, кинетику, структуру и их относительные размеры. Это и есть главный принцип синергетики. [c.59]

Фракталами называют самоподобные объекты, инвариантные относительно локальных дилатаций, т.е. объекты, которые при наблюдении при различных увеличениях повторяют один и тот же (самоподобный) рисунок. Фракталы обладают также свойством универсальности. Слово "универсальный" означает "всеобъемлющий", а самоподобный означает подобный сам себе (подобно матрешкам, вложенным друг в друга). Понятия универсальность и самоподобие с развитием синергетики и теории фрактальных структур получили новую жизнь, так как принципы синергетики и фрактальной геометрии объединяют все науки. Универсальность фракталов заключается в том, что они инвариантны к природе объекта - физической, химической, биологической или какой-либо другой. Свойство универсальности фрактальных структуф позволяет использовать фрактальную размерность как единую количественную меру разупорядоченности структуры различной природы. В материаловедении традиционно используется евклидова размерность d, позволяющая описывать точечные дефекты размерностью d=0, отрезки прямых линий - d=l, плоских элементов - d=2, объемных - d=3. Однако, природа изобилует объектами с дробной размерностью, т.е. не отвечающей ни одной из указанных значений. Их структура может быть количественно оценена фрактальной размерностью, которая в силу того, что объект разрежен, всегда больше топологической размерности. [c.77]

Из приведенных в предыдущем разделе данных следует, что золотая пропорция является универсальным критерием устойчивости структуры, ее гармонии и красоты, как в живой так и в неживой природе. В чем же секрет ее универсальности Ответ дает синергетика, являющаяся теорией самоорганизующихся структур. В первой главе были рассмотрены основные принципы синергетики, представления о термодинамической и динамической самоорганизации структур, а также проанализирована роль параметра порядка в процессах самоорганизации. Параметр порядка контролирует переходы термодинамическая - динамическая - термодинамическая самоорганизация. Эти переходы являются неравновесными фазовыми переходами, в процессе которых самоорганизуются новые устойчивые сфуктуры, что контролируется золотой пропорцией, являющейся кодом устойчивости структуры, генетически заложено природой. [c.170]

ПРИНЦИПЫ СИНЕРГЕТИКИ И ФРАКТАЛПэПОСТИ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ЯЗВЕННОЙ БОЛЕЗНИ [c.240]

Протекающие в материале процессы в случае эксплуатационных разрушений могут протекать не в строгом соответствии с диаграммами или картами Эшби. Это обусловлено существованием критических условий по масштабному уровню протекания процесса эволюции открытых систем в соответствии с принципами синергетики [43-46]. При различном сочетании одновременно действующих нескольких факторов в результате эффекта их суммарного воздействия, взаимного влияния друг на друга может измениться критическая величина используемого (одного) параметра, который применяется для определения границы смены механизма разрушения. Многофакторная оценка поведения материала при различном сочетании параметров внешнего воздействия подразумевает комплексное изучение границ перехода от одних протекаемых процессов разрушения материала к другим с использоваттем интегральных характеристик эволюции поведения материала и рельефа излома в оценке условий его нагружения в эксплуатации. [c.99]

Эксплуатационное воздействие на элемеит конструкции реализуется при переменных параметрах цикла нагружения во времени. Порож.цае-мый при таком нагружении поток энергии является нестационарным. Такой вид нагружения, согласно принципам синергетики об упорядоченности ступеней самоорганизации, позволяет осуществлять многократное повторение тех или иных механизмов эволюции, присущих данной системе. Применительно к распространению усталостных трещин это означает, что причины переходов от одних механизмов разрушения к другим могут быть следствием изменения величины управляющего параметра, однако в направлении роста трещины можно реализовать только те механизмы, которые характеризовали рост трещины при стационарном режиме нагружения. Эта ситуапия имеет место, если переходные режимы внешнего воздействия вызвали дискретные изменения реак- [c.125]

Следующая критическая точка отвечает середине кинетической диаграммы. Ее достижение характеризуют коэффициентом интенсивности напряжения Ki [5, 9] на длине трещины и скоростью роста трещины da/dN)is = Vj- Особенности поведения материала и смены процесса разрушения в указанной точке будут рассмотрены далее. Пока отметим, что последующий рост трещины связан с быстрым нарастанием дестр5 ктивных процессов, вызывающих возрастание ускорения роста трещины. Эти процессы отвечают тем механизмам разрушения, которые доминируют на следующем, масштабном макроскопическом уровне. С точки зрения принципов синергетики в рассматриваемой точке нарушается принцип однозначного соответствтгя. Меняется не сам доминирующий механизм разрушения, а в направлении роста трещины существенную роль начинают играть процессы, приводящие к нестабильному разрушению сначала в локальном объеме, а затем и на масштабном макроскопическом уровне. [c.133]

Согласно принципам синергетики в материале протекает одновременно несколько процессов, каждый из которых включается в общий процесс эволюции системы, если это приводит к снижению темпа утраты устойчивости. Выдержка с постоянной нагрузкой приводит не только к увеличению зоны пластической деформации материала перед вершиной трещины, но одновременно может вызывать увеличение радиуса вершины трещины. При вязком внутризеренном механизме разрушения материала с формированием в изломе усталостных бороздок увеличение зоны пластической деформации ведет к увеличению СРТ, а затунление трещины — к снижению за счет снижения концентрации нагрузки у кончика трещины. Поэтому при одновременном протекании этих процессов в зависимости от степени их влияния на СРТ она может остаться неизменной, если между ними существует паритет возрасти, если превалирует увеличение зоны пластической деформации материала или снизиться, если решающую роль играет затупление трещины. [c.378]

Изучением процессов самоорганизации структурных частиц вещества в неравновесных условиях занимается синергетика. Ведущий принцип синергетики неравновесность — источник упорядоченносга. [c.18]

Непосредственным следствием закона границы качества и принципа аномальности как форм его проявления является ведущий принцип синергетики — неравновесность—источник упорядоченности . Согласно этому принципу, в любой диссипативной системе, находя1цейся первоначально в однородном стационарном состоянии, при прохождении стационарных потоков, интенсивность которых превышает критическое значение, должны возникать упорядоченные неоднородные состояния — диссипативные структуры. Согласно третьему закону термодинамики, пространственно- [c.21]

Для анализа устойчивости 1фисталлической решетки и характеристик прочности межатомной связи металлических кристаллов рассмотрим подходы к оценке максимальной (идеальной) прочности с использованием термодинамических и упругих констант кристаллов. С позиции принципов синергетики критические параметры, контролирующие устойчивость системы вблизи точек бифуркаций, инвариантны к виду подводимой энергии. В связи с этим за энергетический критерий устойчивости кристаллической решетки можно принять энергию, необходимую для нагрева кристалла до температуры плавления и его плавления [266]. Она определяется работой, которую надо произвести над кристаллической решеткой при заданных температуре и давлении, чтобы перевести ее в состояние, подобное состоянию металла при температуре плавления. Эта аналогия вытекает из инвариантности энергии, контролирующей бифуркационную неустойчивость систем, к условиям подвода энергии. [c.147]

Установленные особенности поведения стали при реализации вязкого и вязкохрупкого отрыва позволяют резко повысить информативность результатов традиционных испытаний на усталость, представленных на рис. 118. Использование принципов синергетики позволило Якиревичу [237] разработать метод определения инвариантного предела усталости j i, соответствующего зарождению кластера критического размера, способного к самоподобному росту при а > a i. При а < a i этот рост невозможен. Как установлено в [237], структурные изменения, происходящие при [c.190]

НИИ профиля изделий. Создание высокоточных профилей поверхности изделий без механического воздействия являет собой уникальный пример реализации эффективности принципов синергетики, обеспечивающих создание самоорганизующихся высокоэкономических и экологически чистых технологий. [c.361]

В.М. Бехтерев в начале XX в. в качестве науки будущего говорил о космономии - науке, которая могла бы объединить своими обобщениями все явления познаваемого мира на основе учения об универсальных, общемировых законах. Такой наукой о сложном стала синергетика, как теория самоорганизующихся систем, определивщая становление междисциплинарной науки [3]. Именно междисциплинарная основа синергетических принципов позволила за короткий период времени рещить многие вопросы, поставленные, но нерешенные кибернетикой. Это связано с тем, что в основе кибернетики лежит функциональная природа управления системами, в то время как установление физической сути процесса системы к внешнему воздействию требует физических подходов, Они заложены в принципах синергетики. Не случайно поэтому, один из основоположников кибернетики У. Эшби [4], поставил вопрос о необходимости создания строгой науки о сложности , предварив тем самым, переход от кибернетики с ее функциональной природой, к синергетике, как науке о сложных системах, базирующейся на физических представлениях. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...