Кандидатская диссертация на тему: Предпосылки возникновения теории пластической деформации. Развитие горного дела и черной

Введение

Пластическая деформация и хрупкое разрушение в технике и в природе проявляются весьма часто. В одних случаях эти процессы полезны, и стоит вопрос о том, чтобы способствовать их развитию. В технике к таким случаям относятся, например, обработка металлов давлением (прокатка, ковка, штамповка, вытяжка), измельчение и помол твердых тел. В других случаях эти процессы нежелательны, их развитие следует контролировать, а нередко необходимо исключить полностью, например, в деталях машин, в конструкциях сооружений и пр. В природе эти процессы развиваются в земной коре, что приводит к движению частей коры и к землетрясениям. Решение вопросов, возникающих в технике и в природе, невозможно без теории названных процессов.

История формирования теории указанных выше процессов начинается с 1830-х гг., когда мировая индустрия начинает развиваться быстрыми темпами, т.е. в эпоху капитализма.

Отличительной особенностью развития теории пластических сдвигов можно отметить то, что сами пластические сдвиги были обнаружены в металлах гораздо раньше, чем были высказаны гипотезы об их существовании.

Первоначально возникло множество теорий, пытающихся объяснить наблюдаемое явление, и только спустя годы возникло о предположение, о том, что в основе всех пластических деформаций лежит пластический сдвиг. Но даже после того, как данное предположение было подтверждено в многочисленных экспериментах, оставались ещё ученые, скептически относящиеся к развитию этой теории.

Однако, исследования многих учёных [1, 2, 3 11, 18 и др.] показали, что основные элементы, с которыми связываются пластические движения, действительно представляют собой поверхности или участки поверхностей, по которым развиваются взаимные сдвиговые смещения частей тел, расположенных с разных сторон от поверхности. Сами элементы отличаются друг от друга толщиной слоя, в котором сосредоточен сдвиг, протяженностью участков, величиной сдвига, искривленностью. В микроскопическом описании эта модель сводится к дислокациям, в мезо- и макроскопическом - к полосам, пачкам, пакетам, стопам скольжения, сдвига или деформации. Такие неоднородности многократно наблюдались в промышленных, природных и лабораторных условиях.

Основой теорий являются поля напряжений, формирующиеся в ходе развития процессов деформации и разрушения. Поэтому поиск полей напряжений, выявление особенностей и обусловленных ими эффектов всегда являлось актуальной задачей.

Названные теории находятся в непрерывном развитии. В последние десятилетия, на стыке физики и механики развивается физическая мезомеханика. В её разработке принимали участие В.Е. Панин, В.В. Рыбин, В.Э.Козлов, Н.А.Конева, Л.Б. Зуев и др. [9, 12, 25]. Если в физике деформации и прочности рассматривались объекты микроскопического, а чаще атомного уровня, а в механике - преимущественно макроскопического уровня, то в физической мезомеханике изучаются особенности структуры и полей напряжения мезоскопических или промежуточных масштабных уровней.

Применительно к сейсмологии эту теорию начали развивать Стейси Ф. ещё в 1927 г, продолжил Касахара К. и др. [10, 27]. Развитие их идей находит отражение и сегодня.

Несмотря на то, что накоплен огромный теоретический материал и экспериментальная база, теория пластических сдвигов не является завершенной и развивается в настоящее время.

Оглавление

- Введение

- Предпосылки возникновения теории пластической деформации

- Развитие горного дела и черной металлургии

- Возникновение цветной металлургии

- Развитие машиностроения и металлообработки

- Развитие строительной техники и железнодорожного транспорта

- Этапы развития представлений о пластической деформации

- Феноменологический этап

- Этап простейших физических моделей

- Комплексный и многоплановый подход к проблеме

- Развитие теории пластических сдвигов

- Наблюдение линий максимальных касательных напряжений

- Пластические сдвиги в монокристаллах

- Возникновение идей о коллективных эффектах при пластических сдвигах

- Теория решеточных дислокаций. Модель Френкеля-Конторовой. Сила Пайерлса

- Поворотные моменты при пластической деформации твёрдых тел

- Взаимодействие процессов разных структурных уровней концепции за и против

- Развитие теории в настоящее время

- Модель незавершенного сдвига

- Модель скачкообразного распространения пластических сдвигов

- Пластическая деформация в нанокристаллических материалах

- Исследование полей напряжений дуговых трещин Заключение

- Литература

Заключение

Теория пластических сдвигов явилась основой теории пластической деформации. Не сразу учёные пришли к выводу о том, что в основе всех деформаций лежит сдвиг. В настоящее время, термин сдвиг обозначает любое движение, при котором одна часть тела соскальзывает относительно другой. Соскальзывающие части тела разделены плоскостью, либо узким слоем, толщиной которого по сравнению с толщиной самих частей можно пренебречь. Под это определение попадают сдвиги дислокационные, двойниковые, по прослойке мартенситной фазы, трещины поперечного и продольного сдвига. Каждое из этих движений дает вклад в пластическую деформацию, поэтому сдвиги были названы пластическими. Фундамент для теории пластических сдвигов был заложен ещё в эпоху капитализма в 1830-1871 гг. Связано это с тем, что многие явления, наблюдаемые в реальном мире, не могли быть объяснены на основе знаний того времени, а этого настойчиво требовала растущая быстрыми темпами индустрия. Глубокая интеграция науки и практики отмечается именно

Список литературы

1) Бернер Р. Пластическая деформация монокристаллов / Р. Бернер, Г. Кронмюллер. Пер. с нем. - М.: "Мир", 1969. - 272 с.

2) Бэкофен В. Процессы деформации / В. Бэкофен. Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1977. - 288 с.

3) Владимиров В.И. Дисклинации в кристаллах / В.И. Владимиров, А.Е. Романов. - Л.: "Наука", 1986. - 244 с.

4) Губернаторов В.В. Новые аспекты течения материалов в очаге деформации. // В.В. Губернаторов, Б.К. Соколов, Л.Р. Владимиров // ДАН СССР. - 1999. - Т.364. №4. - С. 468-470.

5) Гуткин М.Ю. Зернограничное скольжение и эмиссия решеточных дислокаций в нанокристаллических материалах при сверхпластической деформации / М.Ю. Гуткин, И.А. Овидъко // ФТТ. - 2005. - Т.47. Вып. 9. - С. 1602-1613.

6) Данилов В.И. Волновые эффекты при пластическом течении поликристаллического Аl / В.И. Данилов, Л.Б. Зуев, Н.М. Мних // ФММ. - 1991. - №3. - С.188-194.

7) Де Витт Р. Континуальная теория дисклинаций / Р. Де Витт. Новое в зарубежной науке. Механика. Пер. с англ. - М.: "Мир", 1977 - №9. - 208 с.

8) Дисклинации и ротационная деформация твердых тел. Сб. научных трудов. - Ленинград: Изд-во ФТИ, 1988. - 228 с.

9) Зуев Л.Б. Медленные автоволновые процессы при деформации твердых тел. / Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // ФММ. - 2003. - Т.5. №1. - С. 75-94.

10) Касахара К. Механика землетрясений / К. Касахара. Пер. с англ. - М.: "Мир", 1985. - 264 с.

11) Качанов Л.М. Основы теории пластичности / Л.М. Качанов. - М.: Наука, 1969. - 420 с.

12) Козлов Э.В. Природа упрочнения металлических материалов / Э.В.Козлов, Н.А. Конева // Изв. Вузов. Физика. - 2002. - № 3. - С. 52-71.

13) Колобов Ф.Р. Некоторые актуальные проблемы физики пластичности и прочности моно- и поликристаллов / Ф.Р. Колобов, А.Н. Тюменцев, Ю.И. Чумляков // Известия вузов. Физика. - 1998. - №8. - С.5-15.

14) Кудрявцев П.С. История физики и техники / П.С. Кудрявцев, И.Я. Конфедератов. - М.: "Просвещение", 1965. - 558 с.

15) Лихачев В.А. Введение в теорию дисклинаций / В.А. Лихачев, Р.Ю. Хайров. - Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1975. - 184 с.

16) Механика деформируемых твердых тел. Направления развития. Сб. статей. Пер. с англ. М.: Мир, 1983. - 348 с.

17) Набарро Ф.Р.Н. Пластичность чистых монокристаллов / Ф.Р.Н. Набарро, З.С Базинский, Д.Б. Холт. Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1967. - 216 с.

18) Неверов В.В. Теория пластических сдвигов. Перенос массы. Скачки. / В.В. Неверов, А.И. Антоненко. - Новокузнецк: 2005. - 194 с.

19) Неверов В.В. Условия развития пластического поворота элемента структуры как целого / В.В. Неверов, С.Г. Молотков, А.И. Антоненко // ФММ. - 2003. Т.6. №3. - С. 29-35.

20) Неверова Т.И. Пластический сдвиг по дуговой трещине // 6-й Всесибирский конгресс женщин-математиков. Материалы конференции. 15-19 января 2006 г. Красноярск. РИО СибГТУ. - 2006. - С.121-122.

21) Панин В.Е. Структурные уровни деформации твердых тел. / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, Т.Ф. Елсукова, А.Г. Иванчин // Изв. вузов. Физика. - 1982. - № 6. - С. 5-27.

22) Панин В.Е. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Под. ред. акад. В.Е.Панина. - Новосибирск: "Наука", 1990. - 256 с.

23) Поздняков В.А. Пластическая деформация нанокристаллических материалов / В.А. Поздняков, А.М. Глезер // Изв. Вузов. ЧМ. - 2006. - №2. - С. 39-43.

24) Поздняков В.А. Структурные механизмы разрушения нанокристаллических материалов. / В.А. Поздняков, А.М. Глезер // ФТТ. - 2005. - том 47. вып. 5. - С. 793-800.

25) Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов / В.В. Рыбин. - М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

26) Соколовский В.В. Теория пластичности / В.В. Соколовский. - М.:-Л. ГИТТЛ. 1950. - 396 с.

27) Стейси Ф. Физика Земли / Ф. Стейси. Пер. с англ. - М.: "Мир", 1972. - 342 с.

28) Степанов А.В. Основы практической прочности кристаллов / А.В. Степанов. - М.: "Наука", 1974. - 132 с.

29) Теория пластичности. Сб. статей. Пер. с англ., франц., нем. Под ред. Ю.И. Работнова. - М.: ИЛ, 1948. - 452 с.

30) Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. В двух томах. Отв. ред. акад. В.Е.Панин. Новосибирск. Наука. 1995. Т.1. 298 с. Т.2. 320 с.

31) Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. / Я.И. Френкель. Издание четвертое. - Ленинград: Изд-во "Наука", 1972. - 424 с.

32) Хирт Дж. Теория дислокаций / Дж. Хирт, И.Т. Лоте. - М.: Атомиздат, 1972. - 600 с.

33) Шмид Е. Пластичность кристаллов, в основном металлических / Е. Шмид, В. Боас. - М.: ГТТИ, 1938. - 316 с.

34) Эшелби Дж. Равновесие линейных рядов дислокаций / Дж.Эшелби, Ф. Франк, Ф. Набарро. Равновесие линейных рядов дислокаций // В кн. Дж. Эшелби. Континуальная теория дислокаций. - М.: ИЛ, 1963. - С. 154-174.