Особенности структуры реальных тел

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ РЕАЛЬНЫХ ТЕЛ [c.367]

Специфика структуры аморфного тела позволяет предполагать, что длина свободного пробега близка к межатомным расстояниям и практически не зависит от температуры. Экспериментально установлено, что с повышением температуры плотность аморфного тела уменьшается, скорость звука и удельная теплоемкость возрастают, причем удельная теплоемкость растет особенно интенсивно. Таким образом, согласно фононной теории теплопереноса см. формулу (1-29)] теплопроводность аморфного твердого тела при повышении температуры должна возрастать, что экспериментально подтверждается результатами работ [Л. 20, 21]. Реальным неметаллическим твердым телам присуще чередование областей с ближним и дальним порядком в расположении структурных элементов. Теплопроводность таких систем определяется соотношением аморфных и кристаллических структурных элементов. Установлено, что в случае преобразования кристаллической компоненты в диапазоне средних температур теплопроводность уменьшается с повышением температуры, и наоборот. При определенном соотношении компонент температурная зависимость теплопроводности носит постоянный характер в довольно широком диапазоне температур. [c.30]

По своей физической структуре топочную среду (пламя) можно рассматривать как сложную многокомпонентную дисперсную си-, стему, состоящую из газообразной и твердой фаз. При этом в расчетах теплообмена излучением необходимо учитывать особенности процессов излучения, поглощения и рассеяния энергии как в объеме среды, так и на граничных поверхностях. Необходимо учитывать тепловые сопротивления слоя загрязнений на экранных трубах, оказывающие сильное влияние на тепловую эффективность экранов, а также реальные селективные свойства всех поверхностей и тел, участвующих в теплообмене. [c.3]

Таким образом, в деформируемом (или деформированном) твердом теле реально встречаются все виды структур, известные из термодинамики. Довольно отчетливо выявляются особенности, связанные с неравновесностью процесса активной пластической деформации. Целью данной главы является описание наиболее типичной для кристалла ротационной неустойчивости дислокационной структуры. [c.106]

Распознавание закономерностей пропитки пористых тел усложняется трудностями учета особенностей их структуры. В реальных пористых структурах капилляры имеют сложную извилистую форму, радиус их меняется по длине и зависит от многих факторов. [c.261]

Структурные особенности твердых тел хорошо описываются теорией дислокаций [4]. В соответствии с дислокационной теорией каждое кристаллическое тело характеризуется определенным типом дислокаций и их плотностью. Поверхности реального кристаллического тела представляют собой сложную систему блоков, фрагментов зерен и выходов отдельных групп дислокаций. Дислокационная структура конкретного кристаллического тела на его поверхности реализуется в виде тонкой системы впадин и выступов. [c.33]

Работа диспергирования, непосредственно измеренная для хрупких кристаллических тел, действительно оказывается приблизительно пропорциональной величине удельной поверхностной энергии, рассчитанной теоретически, исходя из простейших представлений об энергии связи в идеальной кристаллической решетке по теории Борна и его последователей. В связи с этим важно отметить, что и прочность реальных твердых тел (т. е. кристаллов с дефектной структурой), как известно, в тысячи раз меньшая, чем прочность того же кристалла с идеальной решеткой, приблизительно пропорциональна этой теоретической прочности, т. е. поверхностной энергии. Конечно, речь идет здесь о твердых телах, близких по своим деформационным особенностям — степени хрупкости и пластичности. [c.7]

В предыдущих главах было показано, что для расчетов процесса излучения необходимо знание оптических характеристик материалов — коэффициентов поглощения, отражения, преломления и т. д. Эти характеристики вряд ли могут быть достаточно полно определены теоретически— уровень развития теории еще недостаточен для описания требуемых процессов, протекающих при излучении реальных поверхностей, в газах и жидкостях, в системе тел и т. д. Поэтому интенсивное развитие получили экспериментальные методы, а также методы, основанные на использовании быстродействующих вычислительных машин, позволяющие производить требуемые расчеты. Имеется определенный прогресс и в традиционной методике перехода от черных тел к реальным, не серым, особенно для зеркальных поверхностей, число которых, в связи с развитием техники обработки поверхности и переходу к напыленным и тонким пленкам, непрерывно растет [78]. Имеются достижения и в области расчетов излучения газов с учетом их структуры. Однако, в общем следует констатировать, что между теорией излучения, экспериментом и требованиями современных методов расчета все еще существует большой разрыв. Объясняется это чрезвычайной сложностью процесса переноса энергии фотонов. Укажем основные. трудности. Во-первых, в расчетных методах должны использоваться спектральные свойства материалов. Связано это с тем, что коротковолновые фотоны взаимодействуют с материалами иначе, нежели длинноволновые фотоны. Вместе с тем, большинство экспериментальных данных относятся именно к интегральным величинам, которые в этом смысле практически могут быть использованы лишь для серых тел. [c.175]

Приступая к конкретному исследованию, мы задаем в статистической механике систему с помощью гамильтониана Н. При этом, конкретизируя взаимодействия частиц друг с другом и внешними полями, мы часто даже не задумываемся над тем, что как бы математически точно мы ни описывали это взаимодействие, мы имеем дело с моделью, представляющей идеализацию той реальной системы, для изучения которой мы предлагаем данный конкретный вид Я. Практически мы даже и не стремимся к точному описанию взаимодействия, и используем какую-либо простую схему, качественно верно отражающую характерные особенности реального взаимодействия частиц. Таким образом, с точки зрения точного механического подхода полный гамильтониан системы должен складываться из гамильтониана Я (уже модельного) и дополнительно некоторого бЯ, включающего как сознательно не учтенные в Я эффекты, так и массу случайных физических обстоятельств, совершенно неизбежных при математизации такой физической системы, какой является система N тел (всевозможные примеси, микроскопические нерегулярности в структуре системы и во внешних условиях, детали взаимодействия с другими термодинамическими системами — стенками и т. д. и т. п., кончая невозможностью точно фиксировать само число Л"). Мы будем считать выбор модельного гамильтониана Я физически оправданным, если при расчете термодинамических характеристик системы поправки, связанные с каким-либо учетом (не всегда, правда, технически осуществимым) бЯ, оказываются относительно малыми (или даже исчезающе малыми при Л -уоо). Однако, несмотря на эту малость в вопросах равновесной теории, с точки зрения механизма образования термодинамических характеристик эти члены далеко не всегда несущественны. [c.297]

Реальные тела обладают такими механическими свойствами (способность изменять расстояния между точками под действием сил), которые в пределах даже малого объема при переходе от точки к точке изменяются. Более того, если в окрестности ка-кой-либо точки выделить малый объем, то в пределах этого объема можно выделить участки, различные по своим механическим свойствам. Это связано с особенностями микроструктуры тел. Например, в конструкционных материалах можно выделить микрокристаллические об]эазования, которые объединяются между собой по границам этих микрокристаллов, по-разному между собой ориентируясь, в кристаллы. Последние объединяются в зерна со сложной границей. Такая картина вносит в строение материалов различные неоднородности, от которых следует абстрагироваться, что и делается в механике твердого тела введением понятия однородности структуры, которая состоит в том, что в малой окрестности любой точки тела строение однородно и не зависит от размеров малого объема, включающего эту точку. В более детальном описании гипотеза структурной однородности состоит в том, что реальное тело с его сложной микроструктурой, которую определяют расположение атомов н кристаллических решетках, взаимное расположение микрокристаллических образований, объединяющихся в зерна, и т. д., заменяют средой, не имеюш,ей структуры, свойства которой равномерно распределены в пределах любого малого объема. Это эквивалентно тому, что, выделив малый объем тела, его структурные элементы мысленно измельчают до бесконечно малых частиц и потом этой измельченной средой вновь заполняют прежний объем, т. е. в этом однородном теле нет никакой возможности выявить в любом малом объеме какую-либо структуру строения материала. Однако в механике твердого тела рассматривают такие неоднородные по структуре тела, которые состоят из конечного числа конечных объемов, занятых структурно однородными телами. Например, железобетон, в котором бетон и металл порознь считаются однородными, но они занимают конечные объемы. В то же время в механике твердого тела различают однородные и неоднородные тела в том смысле, что механические свойства тел могут быть некоторой функцией коордииат точки (неоднородность механических свойств), хотя в окрестности каждой точки однородность строения сохраняется. Тело будет механически однородным, если его механические свойства не зависят от координат выбора точки тела. [c.19]

Атомы, расположенные на поверхности, с внешней стороны имеют свободные связи, и поэтому соприкосновение ювенильной металлической поверхности с окружающей средой при атмосферном давлении приводит к мгновенному образованию на ней мономолекулярного слоя. Физическое состояние поверхности трения твердого тела характеризуется наличием определенного состава поверхностных пленок и особенностями структуры поверхностных слоев. В реальных условиях на воздухе все микровыступы и микротрещины почти м1новенно, от сотых до тысячных долей секунды, покрываются оксидн1,1ми пленками а слоями адсорбированных молекул газов, воды и жирных веп еств. Обычно над ювенильной поверхностью находятся слои оксидов, прочно связанн ,1е с металлом. Эти пленки влияют как на деформационное упрочнение, так и на хрупкое разрушение, причем по-разному при различных температурах и степнях деформации, что часто не учитывается современными теориями. Совершенно очевидно влияние этих пленок на [c.58]

Между тем, в большинстве случаев разрыв связей в сечении, по которому разрушается тело, происходит неодновременно в каждый данный момент лишь малая доля общего числа связей оказывается доведенной до предельного состояния. Причиной того, что связи между разными атомами работают в неодинаковых условиях, служит несовершенство реальной структуры твердого тела — насыщенность его всевозможными дефектами. Это, в частности различные микро- и ультрамикротрещины, являющиеся концентраторами напряжений. Микротрещины могут отсутствовать в теле в исходном состоянии, но появиться при его деформировании под нагрузкой, например, вследствие неоднородного протекания пластической деформации в плоскостях скольжения кристалла, торможения и накапливания сдвигов перед препятствиями (границами зерен, примесями, различными дефектами, порожденными самой же пластической деформацией, и т. д.). Такие деформационные микронеоднородности, в свою очередь, обусловливают локальные концентрации напряжений и зарождение трещин. Вместе с тем, прочность тела существенно зависит от реальных условий испытаний температуры, характера напряженного состояния, скорости нагружения и т. д. Таким образом, прочность реального твердого тела определяется не только характером межатомных взаимодействий, или, что то же, химическим составом тела, но и особенностями его структуры и условиями, в которых происходит нагружение тела. [c.233]

Предлагаемая монография посвящена изложению результатов исследований эффекта адсорбционного понижения прочности и облегчения деформации металлов в разных его проявлениях. Этот весьд1а общий эффект влияния физико-химических факторов на механические свойства деформируемых твердых тел заслуживает особого внимания исследователей и производственников, так как позволяет управлять процессами пластической деформации и разрушения, а следовательно, и обработкой твердых тел, в особенности металлов. Совокупность своеобразных физико-химических явлений, объединяемых обхцим понятием адсорбционного понижения прочности, наиболее ярко обнаруживает влияние поверхностной энергии и ее изменений, на поведение деформируемого твердого тела в связи с особенностями его реальной структуры, характеризующейся разнообразными дефектами. [c.3]

Классическим примером в этом отношении может служить теория напряжений и деформаций в идеальном однородном теле, когда в точке тела выделяется бесконечно малый элемент в виде параллелепипеда и рассматривается его напряженное состояние. Связь между деформациями и напряжениями описывает закон Гука. Развитие этого подхода с учетом возникновения пластических деформаций позволяет найти зависимости между напряжениями и деформациями и за пределами упругости [111]. Необходимость учитывать реальные особенности строения материалов привела к созданию таких наук, как металловедение, которая изучает и устанавливает связь между составом, строением и свойствами металлов и сплавов. Для материаловедения как раз характерно рассмотрение явлений, происходящих в пределах данного участка (зерна, участка с типичной структурой), обладающего основными признаками всего материала. Изучение микроструктур сплавов и их формирования явлений, происходящих по границам зерен, термических превращений и других процессов, проводится в первую очередь на уровне, который описывает микрокартину явлений. [c.60]

В настоящее время предложены различные гипотезы о физической природе прочности твердых тел. Исходной предпосылкой физической природы прочности являются силы межатомного или межмолекулярного взаимодействия. Для реальных материалов, особенно композиционных, имеющих достаточно сложную атомномолекулярную структуру, до сих пор не создан математический аппарат, описывающий природу сил взаимодействия. Для моделей сред, как правило, состоящих из однотипных регулярно расположенных атомов, было показано [22,23], что сила взаимодействия межатомных связей в системе, состоящей из N цепочек, определяется выражением Р (х) = рх — ух , где р — жесткость системы X — смещение атома у — коэффициент ангармоничности межатомного взаимодействия. [c.72]

Первоначально исследовалось главным образом влияние окружающей среды на механические свойства металлических монокристаллов, таких, как олово, свинец, цинк, алюминий, выращиваемых по методу П. Л. Капицы, И. В. Обреимова и методом рекристаллизации. Было установлено, что интенсивность воздействия поверхностно-активных веществ на механические свойства металлических монокристаллов существенно зависит от температуры и скорости деформации (В. И. Лихтман, П. А. Ребиндер и Л. П. Янова, 1947). В то же время при одинаковых температурах и скоростях деформации механические свойства твердых тел и особенно металлов могут меняться в довольно широком диапазоне в зависимости от распределения напряжений внутри образца. Как известно, обычные диаграммы деформации представляют собой усредненные значения сил и деформаций и дают весьма косвенное представление об истинном распределении напряженного и деформированного состояния внутри тела. Количественная сторона этого вопроса весьма сложна, но качественная картина явления довольно полно исследована, начиная по преимуществу с работ Н. Н. Давиденкова (1936). Дело в том, что в процессе деформирования происходит превращение гомогенной механической системы в гетерогенную, причем это превращение заключается в основном в развитии дефектных участков структуры, всегда присутствующих в реальном твердом теле. Как показали эксперименты (В. И. Лихтман и Е. К. Венстрем, 1949), объемное напряженное состояние существенным образом влияет на величину адсорбционного эффекта (например, он возрастает по мере отклонения напряженного состояния вблизи поверхности от состояния всестороннего сжатия см. П. А. Ребиндер, Л. А. Шрейнер и др., 1944, 1949). [c.434]

Реальное твердое тело, по представлениям П. А. Ребиндера [5], В. И. Лихтмана [6] и др., в процессе деформации ведет себя, как неоднородный гетерогенный материал, состоящий из двух фаз идеальной среды между дефектами и самих дефектов. Значение дефектов структуры в твердых телах очень велико, особенно в явлениях взаимодействия твердых тел с окружающей средой. Возрастание коэффициентов диффузии в деформированном металле целиком связано с образованием и развитием дефектов структуры — искажений кристаллической решетки и ультрамикротрещин. [c.112]

Обычно в теории твердого тела обраш ается мало внимания на различные тонкости Хц-нриближения. Как правило, выбор данного значения а ничем не мотивируется, но на основе полученных спектров делаются какие-то выводы о реальном положении вещей. Особенно это существенно для переходных металлов, для которых взаимное расположение 5- и -уровней сильно зависит от деталей поведения потенциала. Мы не имеем возможности подвергать подробному анализу влияние различных а на зонную структуру. Такие расчеты проводились рядом авторов [98—112]. Но в 11 мы увидим, что на зависимость зонных уровней от потенциала накладывается зависимость их от точки -пространства, для 1<оторой эти уровни вычисляются имеется некоторый <<эффект оттеснения уровней в зоне от близлежащих законов дисперсии пустой решетки, чье положение различно в разных точках зоны Бриллюэна. Поэтому из этих данных трудно оценить реальную чувствительность энергетического спектра к потенциалу. [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...