Концентраторы напряжений в металлических материалах в условиях всестороннего сжатия

П. Ю. Волосевич

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 29.05.2018; окончательный вариант - 04.06.2018. Скачать: PDF

В предложенной модели в терминах современных представлений механики и физики твёрдого тела и физики металлов рассматриваются особенности поведения моно- и поликристаллических состояний металлических материалов в условиях всестороннего сжатия при наличии в них двух типов модельных концентраторов напряжений — вычитания и внедрения, являющихся аналогами большинства их представителей в реальных изделиях. Демонстрируются особенности поведения концентраторов, последовательность изменения их количества и мощности в зависимости от давления и их устойчивости в образцах шаровидной формы с указанием различий в процессах роста и релаксации напряжений в вершинах, регламентирующих действие известных механизмов релаксации. Предсказано существование критических точек на оси изменения давления, ограничивающих как в моно-, так и в поликристаллическом состояниях коллективное действие вакансионного и дислокационного механизмов пластических релаксаций с переходом по мере повышения давления к накоплению только точечных дефектов внедрения, способствующих значительному росту потенциальной энергии атомов в условиях упругого уменьшения параметра кристаллической решётки, идущего с опережающим темпом в ближайшем окружении стабильных концентраторов. Рассмотрены приоритеты и особенности участия концентраторов в формировании гидродинамического состояния материалов. Модель позволяет объяснять большинство экспериментальных результатов, связанных с поведением механических свойств материалов после их обработки давлением в условиях всестороннего сжатия, а также предсказывает вероятность формирования новых структурных состояний в условиях быстрого уменьшения давления от некоторого критического значения.

Ключевые слова: ферромагнитная плёнка, доменная стенка, эффективная масса, вертикальная блоховская линия, блоховская точка, макроскопические квантовые эффекты.

PACS: 61.72.Bb, 61.72.Ff, 61.72.J-, 61.72.Lk, 62.20.mt, 62.50.-p, 81.40.Vw, 83.50.Uv, 83.60.Uv

Citation: P. Yu. Volosevich, Stress Concentrators in Metal Materials in the Conditions of Uniform Compression, Usp. Fiz. Met., 19, No. 2: 223—250 (2018) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.19.02.223


Цитированная литература (34)  
  1. В. М. Финкель, Физика разрушения (Москва: Металлургия: 1970).
  2. Т. Екобори, Физика и механика разрушения и прочности твердых тел (Москва: Металлургия: 1971) (пер. с англ.).
  3. Г. Нейбер, Концентрация напряжений (Москва–Ленинград: Гостехиздат: 1947) (пер. с нем.).
  4. Г. В. Ужик, Прочность и пластичность металлов при низких температурах (Москва: Изд. АН СССР: 1957).
  5. Дж. Нотт, Основы механики разрушения (Москва: Металлургия: 1978) (пер. с англ.).
  6. Р. Хоникомб, Пластическая деформация металлов (Москва: Мир: 1972) (пер. с англ.).
  7. Ю. Я. Мешков, Физические основы разрушения стальных конструкций (Киев: Наукoва думка: 1981).
  8. В. В. Рыбин, А. Н. Орлов, В. Н. Перевезенцев, Границы зерен в металлах (Москва: Металлургия: 1980).
  9. П. Ю. Волосевич, Металлофиз. новейшие технол., 29, № 10: 1393 (2007).
  10. П. Ю. Волосевич, Збірник наукових праць 4-ї Міжнародної конференції «Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій» (23–27 червня 2009 р.) (Львів: Тз ОВ «Простір-М»), с. 93.
  11. П. Ю. Волосевич, Збірник наукових праць 5-ї Міжнародної конференції «Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій» (24–27 червня 2014 р.) (Львів: Тз ОВ «Простір-М»), с. 157.
  12. П. Ю. Волосевич, Успехи физ. мет., 12, № 3: 367 (2011). Crossref
  13. В. И. Зайцев, Физика пластичности гидростатически сжатых кристаллов (Киев: Наукова думка: 1983).
  14. В. И. Барбашов, Ю. Б. Ткаченко, ФТВД, № 2: 22 (1995).
  15. И. В. Гаврилин, Металлургия машиностроения, № 4: 10 (2002).
  16. И. В. Гаврилин, Плавление и кристаллизация металлов и сплавов (Владимир: Владимирский гос. университет: 2000).
  17. F. Decremps and L. Nataf, Phys. Rev. Let., 92, No. 15: 157204 (2004). Crossref
  18. P. Gorria, D. Martinez-Blanco, M. J. Perez, and J. A. Blanco, Phys. Rev. B, 80, No. 6: 06442 (2009). Crossref
  19. П. Ю. Волосевич, А. В. Шиян, Cталь, № 6: 58 (2015).
  20. V. M. Nadutov, D. L. Vashchuk, P. Yu. Volosevich, V. A. Beloshenko, V. Z. Spuskanyuk, and O. A. Davidenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 11, No. 3: 619 (2013).
  21. Л. И. Миркин, Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов (Москва: Гос. изд-во физ.-мат. литературы: 1961), с. 38.
  22. П. Ю. Волосевич, С. Є. Кондратюк, Металознавство та обробка металів, 1, № 77: 29 (2016).
  23. В. И. Засимчук, Е. Э. Засимчук, Ю. Г. Гордиенко, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 4: 445 (2014). Crossref
  24. C. Є. Кондратюк, Структуроутворення, спадковість і властивості литої сталі (Київ: Наукова думка: 2010).
  25. Р. З. Валиев, В. Г. Хайруллин, Физ. мет. металловед., 64, № 6: 1224 (1987).
  26. П. Ю. Волосевич, Металлофиз. новейшие технол., 18, № 10: 63 (1996).
  27. В. М. Косевич, В. М. Иевлев, Л. С. Палатник, А. И. Федоренко, Структура межкристаллитных и межзеренных границ (Москва: Металлургия: 1980).
  28. M. N. Voloshin, Abstracts of Conference ‘High Pressures’ (Kiev: 1989), vol. 4, p. 182.
  29. D. Č. Stefanović, M. Djuričić, V. Petrović, Z. Dukić, and M. M. Ristić, Abstracts of Conference ‘High Pressures’ (Kiev: 1989), vol. 2, p. 182.
  30. В. Ф. Терентьєв, Усталость металлических материалов (Москва: Наука: 2003).
  31. В. П. Бевз, В. Ф. Мазанко, А. В. Филатов, С. П. Ворона, Металлофиз. новейшие технол., 28, спецвыпуск: 271 (2006).
  32. О. М. Косевич, В. В. Токий, В. А. Стрельцов, Физ. мет. металловед., 45, № 6: 1135 (1978).
  33. Л. Б. Зуев, Успехи физ. мет., 16, № 1: 35 (2015). Crossref
  34. В. О. Харченко, І. О. Лисенко, О. М. Щокотова, А. І. Баштова, Д. О. Харченко, Ю. М. Овчаренко, С. В. Кохан, X. Wu, B. Wen, L. Wu, W. Zhang, Успехи физ. мет., 18, № 4: 295 (2017). Crossref