Концентраторы напряжений и их роль в формировании механических свойств поликристаллов с наноразмерными элементами структуры
П. Ю. Волосевич
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 22.10.2010. Скачать: PDF
В работе на основании анализа современных представлений о закономерностях формирования свойств моно- и поликристаллических материалов в рамках известных механизмов роста и релаксации напряжений в вершинах концентраторов в зависимости от скорости изменения приложенного макроскопического усилия предложена модель, позволяющая связать характер поведения их механических свойств с изменением числа и мощности концентраторов напряжений во всем интервале размерных параметров их структурных элементов. В основу предлагаемой модели положен принцип Д’Аламбера ($F_{i} = m_{i} w_{i} + P_{i}$), а роль «точек» взаимодействия между соседними элементами структуры играют вершины концентраторов напряжений, в которых, согласно данному закону механики, приложенная макроскопическая сила ($F_{i}$) может быть разложена на движущие, сообщающие точкам системы ускорение ($m_{i} w_{i}$), и потерянные ($P_{i}$), уравновешивающиеся противодействиями связей. Из сказанного сделан вывод о том, что общее количество концентраторов ($K$) может рассматриваться как число точек разложения макроскопического поля приложенного напряжения на различные по величине (напряжения $F_{і}$) составляющие, действующие внутри образца в вершинах соответствующих концентраторов и изменяющиеся в зависимости от скорости роста приложенной макроскопической силы ($F_{i}$), определяющей не только число действующих концентраторов, а и количество, и характер взаимодействия известных механизмов релаксации напряжений. Рассмотрены закономерности изменения слагаемых принципа Д’Аламбера при переходе от моно- к поликристаллическим структурным состояниям в свете реализующихся механизмов роста и релаксации напряжений. Продемонстрировано, что увеличение количества концентраторов в поликристаллах с наноразмерными структурами, сопровождающееся снижением их мощности, а соответственно, и скорости роста напряжений в вершинах, будет способствовать росту механических характеристик, указывая пути создания высокопрочных состояний. Рассмотрены модельные представления о развитии релаксационных процессов во всем интервале изменения размерных параметров структурных элементов металлических материалов, предсказывающие возможные смены ведущих механизмов релаксации напряжений в поликристаллических материалах при переходе к структурам с наноразмерными элементами.
Ключевые слова: концентратор напряжений, микромеханизмы релаксации и роста напряжений, скорость роста напряжений.
PACS: 46.50.+a, 62.20.F-, 62.20.M-, 62.23.-c, 62.25.Mn, 62.40.+i, 83.50.-v
Citation: P. Yu. Volosevych, Stress Raisers and Their Role in Formation of Mechanical Properties of Polycrystals with the Nanosize Components of Structure, Usp. Fiz. Met., 12, No. 3: 367—382 (2011) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.12.03.367