Теория пластичности кристаллов

Для анизотропных материалов критериальный подход был впервые использован Р. Мизесом, предложившим теорию пластичности кристаллов в форме полинома второй степени относительно напряжений ( пластического потенциала ). Попытка систематизации экспериментальных данных по растяжению кристаллов привела В. Фойгта к условию прочности, близкому к форме полинома четвертой степени относительно напряжений. [c.139]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ КРИСТАЛЛОВ [c.122]

Что касается анализа пластических деформаций, то в в этом направлении за последние годы механика сплошной среды, внедряясь в сферу структурных особенностей поликристаллического вещества, достигла определенных успехов. При некоторых упрощающих предположениях уже можно по характеристикам отдельного кристалла предсказать вид диаграммы растяжения образца. Однако сделать это пока удается только для определенных материалов, но при этом с такими вычислительными трудностями, при которых построение каждой диаграммы выливается фактически в серьезную научную работу. Если дальнейшее развитие этого направления позволит уверенно анализировать поведение материалов в общем случае напряженного состояния, то тем самым будет дана новая трактовка не только теории предельных состояний, но и теории пластичности. [c.95]

Для решения проблемы пластичности кристаллов принципиально важен анализ их сдвиговой устойчивости. Долгое время оя. ограничивался рассмотрением влияния сдвиговой устойчивости решетки на характеристики дислокаций (энергию дефекта упаковки, степень расщепленности дислокаций), характер их движения, формирование дислокационной структуры, переход от дислокационного механизма деформации к двойникованию, формированию мартен-ситных ламелей. Указанные аспекты играют фундаментальную роль в дислокационной теории пластической деформации металлов и сплавов. [c.6]

Характер деформации кристаллической решет-ки. Традиционное представление о трансляционном характере пластического течения кристалла вытекает из его трансляционной симметрии. Поэтому все теории пластичности основывались лишь на рассмотрении трансляционного перемещения дислокаций по определенным системам скольжения. Возникновение в деформируемом кристалле атом-вакансионных состояний в зонах стесненной деформации й на границах раздела субструктурных элементов в принципе позволяет осуществляться не только трансляционным, но и поворотным модам деформации. Полевая теория этого вопроса рассмотрена в [71], где показано, что вихревой характер пластического течения в решетке со смещениями равноправен наряду с трансляционным скольжением в определенных кристаллографических [c.23]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ отожженные кристаллы 339 [c.339]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ ОТОЖЖЕННЫЕ КРИСТАЛЛЫ 341 [c.341]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ ОТОЖЖЕННЫЕ КРИСТАЛЛЫ 343 [c.343]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ ОТОЖЖЕННЫЕ КРИСТАЛЛЫ 345 [c.345]

Как и в случае прочности, применение модели идеального кристалла к расчету начала пластичности приводит к расхождению с опытом на четыре (и более) порядка. В правильности оценок теории идеального кристалла в рассмотренных простых моделях трудно сомневаться. Следовательно, расхождения связаны с тем, что эту теорию нельзя применять к реальному кристаллу. [c.132]

Развитие теории пластичности требовало привлечения физических представлений о природе необратимых деформаций, привлечения знаний из физики твердого тела. Такими сведениями являлись данные о деформациях кристаллов и металлов, [c.39]

Таким образом, исходя из имеющихся наиболее важных экспериментальных данных по из ению прочности и пластичности кристаллов, теория прочности должна объяснить следующие основные факты [c.23]

Необходимо накопить опытный материал как по общим закономерностям разрыва различного рода кристаллов, так и постараться выяснить элементарный акт пластичности. Только наличие этих данных позволит создать удовлетворительную теорию пластичности и прочности. [c.125]

Можно указать на несколько факторов, вызывающих появление подобных дефектов. К ним относятся в первую очередь кинетические факторы, связанные с тем, что кристалл не успевает стать идеальным в процессе кристаллизации и последующей обработки. Далее следует указать, что при не слишком низких температурах из-за конкуренции энергетического и энтропийного факторов присутствие в кристалле некоторого количества дефектных мест будет отвечать термодинамическому равновесию. Наконец, уже созданные идеальные кристаллы могут оказаться испорченными под влиянием факторов (механической обработки, действия радиации), нарушающих строгую периодичность расположения атомов. По этим причинам реальные кристаллы имеют дефекты, и физические свойства кристалла формируются под совместным действием строгой периодичности и отступлений от нее. Можно привести немало примеров, свидетельствующих о важности учета вклада дефектов в формирование свойств материалов. Так, без учета этого вклада оказалось невозможным построение теории прочности и пластичности материалов, поскольку эти характеристики определяются степенью сопротивления тела действию сил, смещающих разные части тела относительно друг друга. Под действием радиации (мощные световые потоки, пучки электронов, нейтронов, заряженных ядер и т. д.). отдельные атомы или группы атомов оказываются выбитыми из своих правильных положений, и поэтому структура и свойства облученных материалов необъяснимы без оценки роли дефектов и т. д. В связи с этим важной составной частью физики твердого [c.228]

В настоящее время ведутся интенсивные работы с целью использования высокой прочности нитевидных кристаллов и создании новых конструкционных материалов. Изучение поведения нитевидных кристаллов различных материалов имеет большое теоретическое значение для выяснения многих вопросов физики твердого тела — теории прочности и пластичности, изучения магнитных явлений и т. д. Диффузия, фазовые превращения,, старение в усах должны протекать иначе, чем в обычных металлах. Поскольку прочность и кинетика многих процессов сильно-зависят от дефектов структуры, бездефектный нитевидный кристалл представляет собой великолепный, хотя и трудный для исследования, объект. [c.353]

Бурное развитие современной техники неизбежно выдвигает перед механикой деформируемого тела новые, все более сложные задачи. Традиционные материалы ставятся в чрезвычайно сложные условия высоких температур и давлений, внедряются новые материалы — различные высокожаропрочные сплавы, композиционные материалы, высокопрочные и высокомодульные волокна. Это привело к необходимости, наряду с моделью упругого тела, рассматривать другие модели деформируемого тела, широко применять в инженерных расчетах уже давно сложившиеся методы теории пластичности, ползучести, вязкоупругости, статистические и вероятностные методы при переменных напря- жениях и т. д. За последнее время определилось новое направление механики твердых тел, которое получило название механики разрушения. Развитие этого направления будет опираться на перечисленные теории деформируемого тела, причем они приобретают новое, более широкое значение. Это относится и к теории упругости. В этой связи академик Ю. Н. Работнов в одной из своих статей заметил Теория упругости нашла в наши дни новую область приложения в физике кристаллов, в теории разрушения теория упругости в известном смысле переживает второе рождение и истинная ценность ее только теперь раскрылась в полной мере . [c.6]

Рассмотренные до сих нор теории пластичности основывались на гипотезах формального характера реальная структура поли-кристаллического материала и хорошо известная картина пластического деформирования кристаллических зерен при этом совершенно не принимались во внимание. Такой подход имеет свои преимуп] ества и недостатки. С одной стороны, обилие законы пластичности, сформулированные для нроизвольного тела безотносительно к его физической природе, позволяют охватить единообразным способом широкий круг явлений — пластичность металлов, предельное равновесие грунтов, хрупкое разрушение горных пород и бетона и так далее. Такая общность чрезвычайно подкупает действительно, экспериментатор с удивлением обнаруживает, что макроскопическое поведение тел самой разнообразной физической природы оказывается поразительным образом сходным. Оказывается, что это поведение егце более поразительным образом может быть приблизительно хорошо описано при помощи уравнений, полученных из некоторых априорных гипотез достаточно формального характера. Но при более детальном изучении опытных данных оказывается, что при внешнем глобальном сходстве обнаруживаются и различия в поведении разных материалов. Эти различия связаны с тем, что микромеханизмы не только неунругой, но даже упругой деформации не одинаковы. Поэтому естественно стремление к тому, чтобы положить в основу теории пластичности некоторые физические представления о протекании пластической деформации. Нужно признать, что мы еш е далеки от возможности построения макроскопической теории, основанной на анализе и описании процессов, происходящих на микроуровне. Теория скольжения Батдорфа и Будянского, которая будет схематически изложена ниже, отнюдь не может быть названа физической теорией. Однако положенные в ее основу гипотезы в определенной мере отражают процессы, происходящие внутри отдельных кристаллических зерен, хотя и не воспроизводят их точным и полным образом. Пластическая деформация единичного кристалла происходит за счет сдвига в определенной кристаллографической плоскости в определенном нанравлении. Совокупность плоскости скольжения и направления скольжения в этой плоскости называется системой скольжения. Система скольжения задается парой ортогональных еди- [c.558]

Если коэффициент радиационного роста на уровне отдельных зерен в поликристаллическом материале полагать известным, то легко заметить, что при таком подходе вопрос о радиационном росте поликристаллов сводится к расчету величины пластической деформации агрегата анизотропных кристаллов на основе деформации радиационного роста каждого из них. С помощью методов математической теории пластичности эта задача была решена в приближении вязкопластичного тела [20]. Показано, что радиационный рост поликристаллов подчиняется нелинейной зависимости от степени выраженности текстуры. На рис. 127 приведены расчетные зависимости индекса роста (Опол/ кр) поликристалла от плотности распределения кристаллов преимущественной ориентировки, а также экспериментальные данные из работы [42]. [c.212]

Несмотря на значительные успехи теории дислокаций, доминирующей в большинстве современных физических теорий пластичности, до сих пор не удалось дать сколь-нибудь приемлемое объяснение эффекту пластичности превращения на основе дислокационно-атомистического представления. Общие формальные соображения такн е мало что разъясняют. Между тем вопрос создания теории столь широко распространенного явления диктуется не только требованиями практики, но и соображениями общего характера, поскольку неясно, почему здесь оказываются непригодными обычные приемы анализа. На наш взгляд, возникающие трудности могут быть естественным образом преодолены переходом на более крупномасштабный структурный уровень рассмотрения пластического формоизменения с привлечением аппарата теории границ. Идея состоит в следующем принято, что фазовое превращение в поле механических напряжений облегчается, если напряжения совершают положительную pa6oi y на дисторсиях превращения, и наоборот, затормаживается, если работа отрицательна. Поэтому благоприятно ориентированных фаз появляется больше и дисторсия превращения разных знаков (в отличие от ненапряженного кристалла) не компенсируется. В результате возникает макроскопическая дисторсия, воспринимаемая как деформация пластичности превращения. Обращение к теории границ позволяет избавиться от необходимости детального атомно-дислокационного рассмотрения различных вариантов перегруппировки атомов в процессе превращения, т. е. ограничиться анализом сразу на крупномасштабном структурном уровне. . [c.203]

Заслуживает внимания следующий пример экономичности в эксперименте Тэйлор на базе трех опытов с монокристаллами алюминия, четырех с железом, по одному с медью и золотом и трех или четырех испытаний с поликристаллами меди и алюминия разработал кинематику предельной деформации сдвига в условиях. МОНо- и двойного скольжения, предложил физическую теорию дислокаций, согласующуюся с построенными им теоретически параболическими функциями отклика для определяющего сдвига, и сконструировал первую правдоподобную, правда существенно ограниченную, теорию пластической деформации среды, основанную на наблюдениях монокристаллов. То, что сорок лет последующих исследований выдвинули серьезные вопросы, касающиеся статистического происхождения моноскольжения и применимости кинематики двойного скольжения в области параболического упрочнения, рассматриваемой Тэйлором то, что его теория дислокаций оказалась слишком примитивной, чтобы продолжать существовать в предложенной форме, и то, что ограниченность допущений его теории поликристаллического тела и неуспех с включением в ее формулировку условия равновесия напряжений мешали полной корреляции с наблюдением, не могут заслонить тот факт, что работа Тэйлора примерно на протяжении десятилетия давала толчки для большого числа последующих экспериментальных и теоретических исследований в области пластичности кристаллов. [c.125]

Развитие кусочно-линейного подхода в теории пластичности потребовало распространения закона течения на сингулярные, т. е. кусочно-гладкие, поверхности текучести. Это сделано в работе В. Койтера Оказалось, что представления об угловых точках на поверхности текучести могут быть получены на основе некоторой Модели скольжения кристалла (Б. Будянский и С. Батдорф, А. К. Малмейстер). [c.265]

В- монографии изложена структурная аналитическая теория пластичности и теория ротационной пластичности, описаны процессы структурообразования на разных масштабных уровнях, проведено статистическое рассмотрение случайных полей внутренних напряжений. Проанализирована связь структурообразования и механических свойств ОЦК металлов. Изложена теория рентгенодифракционных методов анализа дефектной структуры кристаллов- [c.2]

Шмид Е., Боас В. Пластичность кристаллов в особенности металлических,— Л, Ред. технико-теор, лит-ры, 1938. [c.241]

В 1955 г. впервые в мировой науке под руководством А. В. Степанова О-В. Клявиным были начаты и успешно проведены исследования механических свойств металлов и сплавов при температурах жидкого гелия (4—1° К), которые в дальнейшем оказались крайне необходимыми для космической и других отраслей современной техники, а также для построения теории пластичности и прочности твердых тел. Удалось обнаружить ряд новых явлений, сопровождающих пластическое течение и разрушение твердых тел. В дальнейшем непосредственно при гелиевых температурах был подробно изучен механизм пластической деформации скольжения по различным системам плоскостей в монокристаллах галоидов щелочных металлов и обнаружены особеннок-сти движения п размножения дислокаций, которые весьма важны для понимания природы пластичности кристаллов в целом. [c.5]

Наконец, следует упомянуть о так называемых физических теориях пластичности , в которых свойства среды выводятся на основе анализа деформации отдельных кристаллов. Для сложного напряженного состояния подобная теория ( теория скольжения ) предложена Батдорфом и Будянским [ 5]. Металл состоит из беспорядочно расположенных кристаллов. В каждом из них происходит пластическое скольжение по некоторым плоскостям. Статистическое осреднение скольжений приводит к соотношениям напряжение — деформация , имеющим сложную структуру. Несколько иные варианты теории скольжения развиты в работах А. К. Малмейстера и других [c.82]

Дмитрий Константинович Чернов (1839-1921 гг.) — великий русский инженер и ученый, основатель металлографии, разработавший учение о кристаллах и кристаллографии, создатель научных основ обработки металлов давлением. Как ученый Д.К. Чернов оставался вне ноля зрения официальной русской наувки, даже когда его заслуги в области металлургии и металловедения были признаны всем миром. Его биография и список научных трудов опубликованы в книге Гумилевский Л.И. Чернов. (Научи. ред. проф. И.Я. Конфедератов.) М. Молодая гвардия, 1975. 208 с. Но поводу вклада Д.К. Чернова в теорию пластичности см. предисловие к книге Томленов А.Д. Теория пластических деформаций металлов. М. Машгиз, 1951. 200 с. [c.12]

Позднее эта точка зрения была распространена и на металлы, которые не образуют интерметаллидных соединений, но для которых характерно изменение фаз йли образование сегрегаций легирующих элементов или примесей в вершине трещины в ходе пластической деформации вследствие градиента состава здесь образуются гальванические элементы. Варианты этой теории содержат предположение, что трещины образуются механически и что электрохимическое растворение необходимо только для периодического сдвига барьеров при росте трещины [25]. Но хрупкое разрушение пластичного металла вряд ли возможно в вершине трещины. Кроме того, было показано, что удаление раствора Fe lg из трещины, образованной в напряженном монокристалле ujAu, сопровождается релаксацией напряжений в кристалле и —. .в результате —немедленным прекращением растрескивания, сменяющимся пластической деформацией [26]. Аналогичным образом, трещина, распространяющаяся в напряженной нержавеющей стали 18-8, погруженной в кипящий раствор Mg lj, останавли- [c.138]

Существенное различие теоретической и фактической прочности металла привело к мысли о необходимости рассматривать не идеальный кристалл с правильным расположением атомов, а реальный, содержащий дефекты (см. гл. II). В 1934 г. независимо друг от друга Тэйлором, Орованом и Поляни впервые введено представление о сдвиге (скольжении) одной части кристалла относительно другой посредством движения дислокации. Введение этого понятия было революционным для физики прочности и пластичности. Наиболее интенсивно теория дислокаций развивалась в послевоенные годы и в настоящее время стала неотъемлемой частью физики твердого тела, физических основ прочности и пластичности. [c.21]

Проявление масштабного фактора тесно связано с влиянием состояния поверхности. В частности, длительное травление стекла плавиковой кислотой, удаляющее наружный слой и создающее идеально ровную поверхность, приводит к резкому снижению вероятности существования на поверхности опасных дефектов, и согласно статистической теории дефектов должно наблюдаться повышение прочности массивных образцов до прочности тонких стеклянных волокон. Эксперимент полностью подтверждает это предположение. ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ Й СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НА ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЯ. Состояние поверхности — один из важнейших факторов, влияющих на результаты механических испытаний образцов в лабораторных условиях. Наличие небольших выступов и впадин на плохо обработанной поверхности приводит к повышению концентрации напряжений. Поверхностные неровности могут играть роль хрупких трещин и значительно снижать определяемые испытаниями прочностные характеристики металла. Например, хрупкие в обычных условиях кристаллы каменной соли становятся пластичными, если при испытании их погрузить в теплую воду, растворяющую дефектный поверхностный слой (эффект Иоффе). Тщательная полировка поверхности металлических образцов приводит к увеличению измеряемых при растяясенпи характеристик прочности и пластичности. [c.435]

Изучение структурных и энергетических закономерностей пластической деформации в приповерхностных слоях материалов в сравнении с их внутренними объемными слоями имеет важное значение для развития теории и практики процессов трения, износа и схватывания. При этом следует отметить, что. поверхностные слои кристаллических материалов имеют, как правило, свои специфические закономерности пластической деформации. Так, например, в работе [11 при нагружении монокристаллов кремния через пластичную деформируемую среду силами контактного трения было найдено, что в тонких приповерхностных слоях на глубине от сотых и десятых долей микрона до нескольких микрон величины критического напряжения сдвига и энергии активации движения дислокаций значительно меньше, чем аналогичные характеристики в объеме кристалла. Было также показано [2], что при одинаковом уровне внешне приложенных напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил изображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. Поэтому поверхностные источники генерируют значительно большее количество дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичной конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Высказывалось также предположение, что облегченные условия пластического течения в приповерхностных слоях обусловлены не только большим количеством легкодействующих гомогенных и различного рода гетерогенных источников сдвига [3], но и различной скоростью движения дислокаций у поверхности и внутри кристалла [2]. Аномальное пластическое течение поверхностных слоев материала на начальной стадии деформации может быть обусловлено действием и ряда других факто-зов, например а) действием дислокационных сил изображения 4, 5] б) различием в проявлении механизмов диссипации энергии на дислокациях, движущихся в объеме кристалла и у его поверхности причем в общем случае это различи е, по-видимому, может проявляться на всех семи фононных ветвях диссипации энергии (эффект фононного ветра, термоупругая диссипация, фонон-ная вязкость, радиационное трение и т. д.) [6], а также на электронной [71 ветви рассеяния вводимой в кристалл энергии в) особенностями атомно-электронной структуры поверхностных слоев и их отличием от объема кристалла, которые могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на вели- [c.39]

Опыты Треска в области текучести, выполненные столетие назад, все еще неудовлетворительно объяснены с позиций экспериментатора, мыслящего в терминах количественных соотношений. В последнее время наши знания в области физики больших деформаций существенно пополнились новыми фактами в связи с опытами в таких направлениях, как термопластичность, динамическая пластичность и пластичность монокристаллов. Среди множества обна руженных фундаментальных физических фактов имеется и тот, что пластическая деформация кристаллов неоднородна. Экспериментально установлено, что для полностью отожженных кристаллических тел уравнения состояния должны включать переходы второго порядка при фиксированных углах сдвига, дискретное (квантованное) распределение форм деформаций и эффект Савара — Массона. Раньше или позднее, соответствующее развитие теории континуума для этого класса твердых тел должно включить учет этих явлений. С другой стороны, касаясь эластичности резины при больших деформациях, прогресс был достигнут при сопоставлении нелинейной теории упругости и эксперимента, но свойства этого [c.382]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...