Свободная поверхность твердого тела

На свободной поверхности твердого тела могут распространяться недиспергирующие релеевские поверхностные акустические волны (ПАВ), скорость которых для изотропного тела u = avs, где а= (0,87н-1,12ц)/(1- -ц)< 1. Колебательные смещения из положения равновесия в этих ПАВ поляризованы в плоскости, нормальной к поверхности, содержащей волновой вектор. Деформации носят смешанный характер (объемные и сдвиговые). Глубина проникновения релеевских ПАВ порядка X. [c.133]

В ограниченных твердых телах могут быть волны разных типов (табл. 1) [43]. Вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны, или волны Рэ- [c.189]

При строгом решении задачи о возбуждении ультразвуковых волн рассматривают граничные условия, согласно которым упругие напряжения действуют на локальный участок свободной поверхности твердого тела [81]. Установлено, что возбуждаются продольная и поперечная объемные волны, поверхностная и вытекающая волны, а также продольная и поперечные SV- и SH-волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности. В дефектоскопии продольные и поперечные волны вдоль поверхности называют головными. На практике головные волны возбуждают с помощью наклонно падающей продольной волны из внешней среды (призмы) на границу с контролируемым изделием под первым и вторым критическими углами (см. под-разд. 1.2). [c.13]

Головная волна связана только с наличием границы раздела двух сред и распространяется в среде с большей скоростью ультразвука либо на свободной поверхности твердого тела. [c.47]

В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны волны акустические бывают различных типов. В жидкостях и газах возникают только продольные волны (табл. 1.4), в которых направления колебаний частиц и волны совпадают. В твердых телах наряду с продольными возникают поперечные волны, в которых движение частиц перпендикулярно распространению волны. Кроме того, вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны (Рэлея), частицы в которых движутся по эллипсу в плоскости, перпендикулярной поверхности. В металле эти волны практически затухают на глубине 1,5 X. Скорости распространения перечисленных волн, зависящие от свойств среды, связаны между собой соотношениями [c.20]

Обозначим через удельную свободную энергию единицы поверхности твердого тела субстрата), через — энергию поверхности жидкости адгезива) и через — энергию поверхности раздела твердое тело — жидкость (рис. 2.15). До смачивания единица площади свободной поверхности твердого тела обладала энергией а . После смачивания ее жидкостью возникли две единичные поверхности поверхность жидкости с энергией ш и поверхность границы раздела твердое тело — жидкость с энергией Суммарная свободная энергия этих поверхностей равна + а ж- Жидкость будет самопроизвольно растекаться по поверхности твердого тела в том случае, если этот процесс сопровождается уменьшением свободной энергии системы, т. е. если [c.80]

На свободной поверхности твердого тела могут распространяться повер.хностные волны или волны Рэлея. По характеру траекторий частиц поверхностная волна как бы состоит из колебаний продольных и сдвиговых волн (частицы совершают движение по эллипсам). Амплитуда колебаний частиц по мере удаления от свободной поверхности убывает по экспоненте, поэтому волна локализована в тонком поверхностном слое толщиной в одну-полторы длины волны. [c.116]

Процесс адсорбции термодинамически неминуемое явление, так как вследствие адсорбции происходит снижение уровня поверхностной энергии металла. Поверхностно-активные элементы среды стремятся покрыть все свободные поверхности твердого тела, внедряясь во все его дефекты, мигрируя по их поверхностям до тех мест, где размеры дефектов оказывают стерическое препятствие их дальнейшему продвижению. [c.46]

До настоящего времени в научно-технической литературе фактически не предпринимались попытки систематизации, обобщения и критического анализа имеющихся экспериментальных и теоретических данных по проблеме влияния свободной поверхности твердого тела на его физико-механические свойства. Имеющиеся же отдельные работы (обзоры, книги) касались всего лишь отдельных частных аспектов более общей проблемы физико-химии поверхности. Например, рассматривалось влияние окисных пленок, специальных твердых покрытий, жидких и газовых сред на фи-зико-механические свойства, влияние поверхностно-активных сред (эффект Ребиндера) и др., в то время как физические особенности поведения поверхностных слоев в чистом виде (без нанесения специальных сред) ни в одной из ранее опубликованных монографий не анализировались. [c.4]

Кроме того, в работе проведен анализ основных физических факторов и причин, ответственных за аномальные особенности пластического течения в приповерхностных слоях материалов и структурно-энергетические особенности зарождения, размножения и динамики движения дислокаций вблизи свободной поверхности твердого тела. Выявлена физическая природа, механизм движения дислокаций и основные закономерности низкотемпературной микродеформации кристаллов с высоким рельефом Пайерлса в области хрупкого разрушения при малых величинах напряжений, а также при циклическом нагружении. [c.8]

СТРУКТУРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗАРОЖДЕНИЯ И РАЗМНОЖЕНИЯ ДИСЛОКАЦИЙ ВБЛИЗИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА [c.85]

ОСОБЕННОСТИ АТОМНО-ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ, ДИНАМИКИ РЕШЕТКИ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВБЛИЗИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА [c.123]

Обрыв периодичности кристаллической решетки на поверхности твердого тела вызывает искажения упругих полей дислокаций. Искажения проявляются в виде сил притяжения между свободной поверхностью твердого тела и дислокацией, имеющей компоненту, параллельную поверхности. В теории указанное взаимодействие получило название сил изображения , так как их величина равна силе, действующей между данной дислокацией и ее зеркальным отображением в плоскости поверхности. Соответствующие расчеты [131] приводят к следующему выражению для силы изображения на единицу длины дислокации в направлении, параллельном поверхности [c.14]

В равновесных условиях свободная поверхность не является источником вакансий, т. е. повышенная плотность вакансий в приповерхностных слоях устойчива. При трении в контактной зоне возникают значительные деформации и высокие температуры, способствующие образованию множества дополнительных центров активации, главным образом, на свободной поверхности твердого тела и границах зерен (причем скорость активации на поверхности металла и границах его зерен примерно одинаковая). При внешнем воздействии активированные атомы занимают более поверхностные положения и позволяют проникать вглубь имеющимся на поверхности вакантным узлам. Этот механизм образования вакансий в металле известен как процесс растворения в кристалле окружающей пустоты. По такому механизму преимущественно образуются вакансии в металлах с гранецентрированной плотноупакованной решеткой (коэффициент упаковки 0,74). Таким образом, при одновременном повышении температуры и степени деформации в тонких поверхностных слоях металла толщиной от размера атома в равновесных условиях до нескольких микрометров в результате трения накапливаются вакансии. Кроме того, тетра- и октаэдрические поры, имеющиеся в металлах с ЩК решеткой, расширяясь при повышении температуры, могут превращаться в дырки . [c.116]

На рис. 76 показана выявляемость дефектов (плоскодонных отверстий диаметром 4 мм) эхо-методом с помощью РС-искателя, излучающего головные волны в зависимости от глубины их залегания (р=27°30 /=2 МГц 2а=18 мм). Одновременно с сигналом от отверстия фиксировался сигнал от торца (показан штриховой линией). Как видно из графика, максимум потока энергии волны находится на некоторой глубине. Дефекты на самой поверхности изделия не выявляются. Это объясняется тем, что продольная волна не может обеспечить граничного условия — равенства нулю нормальных и тангенциальных напряжений на свободной границе (с воздухом), и потому она не выходит на свободную поверхность твердого тела. [c.124]

При отражении поперечных волн от свободной поверхности твердого тела при углах ввода, больших 3-го критического (для металла 45°>а>33°), происходит вырождение отраженной продольной волны в неоднородную. Вследствие интерференции ее с отраженным пучком происходит быстрое изменение фазы колебаний в последнем, что эквивалентно его смещению А вдоль поверхности (незеркальное отражение). [c.145]

Энергия, расходуемая для образования единицы площади свободной поверхности твердого тела, определяется как произведение энергии связи одной молекулы на количество молекул, расположенных на поверхности. При образовании свободной поверхности разрывается молекулярная связь и затраченная меха- [c.56]

Таким образом, становится ясно, что вопрос о наличии и величине эффекта адсорбционного понижения прочности связан с тем, в какой мере адсорбционные слои поверхностноактивных веществ из окружающей среды успевают проникнуть в развивающиеся дефекты, покрывая образующиеся в них новые поверхности твердого тела. С этим связаны и наблюдения, показывающие, что с возрастанием размеров адсорбирующихся молекул, когда их поверхностная активность в обычном смысле, т. е. адсорбция на свободных поверхностях твердого тела, продолжает возрастать, адсорбционное понижение прочности может исчезать размеры таких молекул уже не позволяют им проникнуть в устья раскрывающихся дефектов (стерический фактор). По тем же причинам адсорбционное понижение прочности наблюдается лишь в условиях одновременного сочетания [c.9]

Модель межфазного взаимодействия, основанная на учете в энергетическом балансе исчезновения свободных поверхностей твердых тел, определяет лишь движущие силы процесса схватывания и поэтому не может быть использована для количественных оценок схватывания металлов даже с ювенильными поверхностями, атомы которых имеют ненасыщенные связи. [c.8]

При возбуждении кварцевыми пластинками Х-среза (рис. 2.2, а) и У-среза (рис. 2.2, б) имеем соответственно нормальные и касательные напряжения единичной амплитуды, распределенные равномерно в области поверхности а I < а, при гребенчатой структуре (рис. 2.2, г)— периодическую совокупность единичных нормальных напряжений, в методе клина (рис. 2.2, в) — систему нормальных и касательных напряжений, приложенных к свободной поверхности твердого тела в области а а/соз 0 = = Ь, определяемой геометрическими границами пучка продольных волн, распространяющихся в клине. Напряжения здесь будем считать равными напряжениям, возникающим при падении плоской продольной волны под углом 0 на границу двух полупространств, одно из которых состоит из материала клина, а второе — из материала твердого тела (продольная волна падает в первом полупространстве, а ее амплитуда предполагается такой, что нормальные напряжения на площадке, перпендикулярной направлению ее распространения, равны единице). [c.102]

Рис. 1.2. Схематическое изображение волн на свободной поверхности твердого тела

Волны на поверхности раздела двух сред. Выше были рассмотрены волны на свободной поверхности твердого тела. Внешняя среда на ограниченном участке поверхности вводилась только для пояснения механизма возбуждения волн. Ко1 да поверхность твердого тела нагружена жидкой или твердой средой, возникают специфические типы волн [1, 2, 11]. [c.24]

В ограниченных твердых тел.ах кроме объемных существуют другие типы волн [7, 9]. Вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны. [c.16]

Свободная поверхность твердого тела [c.33]

Однако волна Рэлея возникает также и в том случае, если иа свободную поверхность твердого тела падает поперечная волна под критическим углом около 33° (при исчезновении продольной волны), как показано на рис. 2.17,6 слева внизу. [c.51]

В монографии рассмотрены физические закономерности микроплас-тической деформации поверхностных слоев твердого тела ниже и выше температурного порога хрупкости. Проведен анализ основных факторов, ответственных за особенности пластического течения в приповерхностных слоях материалов, с позиций учета структурно-энергетических закономерностей зарождения, размножения и динамики движения дислокаций вблизи свободной поверхности твердого тела. Выявлена физическая природа и основные закономерности низкотемпературной микропластической деформации кристаллов с высоким рельефом Пайерлса в области хрупкого разрушения при малых и средних величинах напряжений. [c.2]

Темпы роста научно-технического прогресса во многом определяются успехами материаловедения, одной из центральных научных проблем которого в настоящее время является проблема исследования поверхности. Уровень знаний о структуре, составе и свойствах свободных поверхностей и поверхностей раздела, о процессах и явлениях, протекающих на этих поверхностях и составляющих содержание фундаментальных проблем физи-ко-химии поверхности, обусловливает возможность успешного развития прикладных исследований по разработке новых материалов, созданию новых приборов, машин, механизмов и важнейших технологических процессов, что, в свою очередь, решающим образом сказывается на развитии техники и народного хозяйства. Практически любое воздействие исследователя, а также внешней среды на материал при его получении и обработке передается через свободную поверхность твердого тела, поэтому поверхностные слои в больпшнстве случаев определяют поведение и свойства всего объема материала, его эксплуатационные характеристики. [c.3]

Анализ основных факторов, ответственных за особенности пластического течения в приповерхностных слоях материалов с позиций учета структурно-энергетических закономерностей зарождения, размножения и термоактивируемого движения дислокаций вблизи свободной поверхности твердого тела. [c.5]

В настоящей монографии обобщены и критически проанализированы имеющиеся в литературе, а также полученные автором экспериментальные и теоретические данные по проблеме влияния свободной поверхности твердого тела на его физико-механические свойства и кинетику деформационного упрочнения. Выявлены причины противоречивости и дискуссионности имеющихся в литературе экспериментальных данных по вопросу — являются ли поверхностные слои материалов более прочными, более слабыми или равнопрочными по сравнению с их внутренними объемными слоями. Показано существенное различие протекания кинетики мик роде формации в приповерхностных и объемных слоях материала. [c.8]

Поверхностные слои кристалла в условиях периодически повторяющихся циклов сжатие—разгрузка поглощают вакансии при разгружении и возникающем недосыщении в основном со свободной поверхности и в силу се близости находятся в более благоприятной ситуации и привилегированном положении, чем объем кристалла. Таким образом, специфическая особенность данного случая заключается в том, что области максимального проявления эффекта диффузионной микропластичности находятся вблизи свободной поверхности твердого тела, которая является наиболее мощным и практически бесконечным источником и стоком вакансий. Причем процесс диффузионного образования вакансионных кластеров и дислокационных петель особенно резко интенсифицируется при циклическом нагружении, когда работает своего рода вакансионный насос [368--371], который при каждом цикле разгрузки кристалла засасывает вакансии со свободной поверхности, а при каждом цикле сжатия сбрасывает их на стоки (вакансионные петли), которые с увеличением числа циклов быстро растут в своих размерах и становятся отчетливо видны металлографически (см. рис. 109-111, 115-122 и др.), постепенно превращаясь из некоторого повышенного структурного фона (рис. 117) во все более отчетливые ямки травления. [c.208]

Действительно, согласно литературным данным [353—355], гермодинами-чсская равновесная концентрация вакансий и энергия их образования в объеме кристаллической решетки существенно отличается от указанных величин вблизи свободной поверхности твердого тела. Так, согласно Ю.П. Ромашкину [354], для меди концентрация вакансий в объеме кристалла и в приповерхностном слое описывается соответственно уравнениями [c.226]

Отметим, что должны существовать и другие решения, и они полезны при обсуждении таких состояний, как связанные состояния па свободной поверхности твердого тела. Однако они не соответствуют стационарным состояниям электронов в решетке. Значения k определены с точностью до слагаемого 2nnld, где и —целое число. В случае трехмерной решетки волновой вектор электрона к определен с точностью до Кп, где Кп удовлетворяет условию [c.298]

Алехин В.П., Шоршоров М.Х. Влияние особенностей микрспластической деформации вблизи свободной поверхности твердого тела на общую кинетику макропластического течения. — Физика и химия обработки металлов, 1973, N б, с. 84-101. [c.78]

При статистическом описании равновесной зернограничной сегрегации может быть использован подход, развитый для статистического описания адсорбции на свободной поверхности твердого тела. При этом необходим обоснованный выбор вида изотермы адсорбции и способа расчета теплоты и свободной энергии адсорбции, т.е. движущей силы процесса сегрегации. В настоящее время эта задача не только не решена, что объясняется отсутствием необходимых сведений об электронном спектре в ядре структурных дефектов, образующих границу, и недостатком критериев для достаточно корректного выбора приемлемой модели большеугловых границ зерен, но далека даже от корректной постановки в связи с трудностями получения экспериментальных данных об изменении состава и поверхностной энергии границ зерен. [c.79]

Рассмотренные ранее волиы Рэлея могут распространяться по свободной поверхности твердого тела. Для физической ультраакустики интересен еще случай, когда на поверхности твердого тела имеется тонкий слой другого твердого материала с иными акустическими характеристиками. В таком слое при определенных условиях могут распространяться упругие волны особого типа. [c.231]

Вдоль свободной поверхности твердого тела могут распространяться поверхностные волны или волны Релея. Глубина распространения этих воля примерно равна длине волиы, а ско- [c.12]

Свободная поверхность твердого тела. Отражение волны, распространяющейся в твердом теле, от его границ - частный случай задачи, рассмотренной выше, с плотностью р = 0. Обычно отражение 1Ч50исх0дит однократно, поэтому важны коэффициенты отражения по амплитуде. [c.207]

Бивалентно действию напряжении, приложенных к свободной поверхности твердого тела на том участке, где находится излучатель. [c.102]

Предлагаемая читателю книга написана на основе лекций по отдельным разделам физики поверхностных явлений, прочитанных авторами для студентов, аспирантов и научных работников Московского Университета им. М.В. Ломоносова, а также ряда университетов России, Армении, Болгарии. Германии, Нидерландов и Украины. Книга выходит за рамки конспекта лекций и задумана как учебное пособие, ставящее своей целью ввести читателя в курс современных представлений о природе и механизме протекания разнообразных явлений на свободных поверхностях твердых тел и на границах между ними. Как мы покажем ниже, эти проблемы касаются самых различных областей естественных наук. Ввиду ограниченности объема учебного пособия в качестве ключевого направления мы выбрали рассмотрение основных особенностей электронных и молекулярных процессов, разыгрывающихся на поверхностях, а также взаимосвязей между этими процессами. В связи с бурным развитием микро- и наноэлектроники определенное предпочтение отдано явлениям, происходящим на поверхностях полупроводников. Это соответствует и научным интересам авторов книги. В книгу не включены явления на границе полупроводник-электролит, процессы, протекающие на поверхности при высоких (лазерных) уровнях фотовозбуждения поверхностной фазы, процессы на поверхностях ферроэлектриков, модельные теоретические расчеты и некоторые другие вопросы. [c.3]

Рассмотрим первый интеграл I,. Поскольку в области интегрирования и чисто мнимы, этот интеграл, взятый формально по действительной оси в комплексной плоскости переменной os0. также представляет собой чисто мнимую величину и поэтому не дает вклада в (23.16). Существенно, однако, что подынтегральное выражение /j имеет полюс, расположенный в верхней полуплоскости очень близко от действительного значения os 0 = os 0j, где os 0] определяется из условия обращения в нуль величины Z os2 20,4-. /Sin 20 — Z. Последнее условие соответствует поверхностным волнам Рэлея на свободной поверхности твердого тела. Значение os 0 в полюсе является корнем уравнения [c.133]

Будем считать твердое тело, на поверхности которого возбуждаются рэлеевские волны, однородным изотропным идеально упругим полупространством с плоской свободной границей. Размеры излучателей по оси у (рис. 5) будем предполагать бесконечными и будем считать, что действие излучателя рэлеевских волн на поверхность твердого тела экв ивалентно действию напряжений, приложенных к свободной поверхности твердого тела на том участке, где находится излучатель. При возбуждении кварцевыми пластинками J i- peзa (рис. 5, а) и У-среза (рис. 5, б) имеем соответственно нормальные и касательные напряжения единичной амплитуды, распределенные равномерно в 0 бласти поверхности при гребенчатой структуре (рис. 5, г)—периодическую совокупность единичных нормальных напряжений, в методе лина (рис. 5, в)—систему нормальных и касательных напряжений, приложенных к свободной поверхности твердого тела в области х а1соз = Ь, определяемой геометрическими границам и пучка продольных волн, распространяющихся в клине. Напряжения здесь будем считать равными напряжениям, возникающим при падении плоской продольной волны под углом 8 на границу двух полупространств, одно из которых состоит из материала клина, а второе — из материала твердого тела (продольная волна падает в первом полупространстве, а ее амплитуда предполагается такой, что нормальные напряжения на площадке, перпендикулярной напра влению ее распространения, равны единице). [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...