"MESOMECHANICA FIZICĂ A MATERIALELOR # 151;
NOUĂ DIRECȚIE PRIVIND LOCURILE FIZICIENILOR
ȘI MECANISMELE UNUI CORP SOLID DEFORMABIL "
Din raportul academicianului V. Panin.
Ideea fenomenelor multiscale în solide în timpul deformării și distrugerii lor plastice a fost formulată în școala Tomsk a fizicii solide ca concept al nivelelor structurale de deformare a solidelor. Nivelele structurale de deformare aparțin clasei de scale mesoscopice. Prin urmare, în literatura de specialitate ele sunt adesea numite nivele mezoscale de deformare. Nu este întotdeauna realizat faptul că abordarea mesoscopică este o paradigmă fundamentală nouă, calitativ diferită de metodologia mecanicii continuumului (abordarea macroscală) și teoria dislocării (abordarea microscală).
Studiile experimentale și teoretice ale nivelelor structurale mezoscopice de deformare au condus la o metodologie calitativ nouă pentru descrierea unui solid deformabil ca sistem de auto-consecvență multi-nivel. Formate la diferite nivele de scară, substructurile dezorientate sunt invariabile pe scară largă. Aceasta este baza pentru construirea unui model pe mai multe niveluri a unui corp solid deformabil, în care este luată în considerare întreaga ierarhie a scalelor de nivele structurale de deformare.
Straturile de suprafață și interfețele interne joacă un rol funcțional important în formarea defectelor de deformare și sunt considerate ca nivele structurale mezoscopice independente de deformare.
Fizica în mesomecanică este reprezentată de examinarea transformărilor structurale în timpul formării de defecte de deformare și formarea unor substructuri dezorientate la diferite nivele mezoscale. În abordările tradiționale ale teoriei dislocărilor și al mecanicii unui mediu continuu, contribuția unei schimbări în structura internă la rezistența la fluxul de plastic nu a fost încă luată în considerare.
Un model pe mai multe niveluri al unui solid deformabil într-o mesomecanică fizică este descris de ecuațiile de câmp care sunt calitativ similare cu ecuațiile lui Maxwell în electrodinamică. Această similitudine are un înțeles fizic profund, care reflectă caracterul de undă al dezvoltării fluxului de plastic în schema "schimbare + tură".
Mesomecanica fizică a trecut doar stadiul inițial al dezvoltării sale. În următorul deceniu, ar trebui să fie luate în considerare activitățile cele mai relevante în domeniul mesomechanics fizice: dezvoltarea teoriei generale a tranzițiilor de fază structurale în deformată solide pe baza conceptelor sinergetice ale termodinamicii non-echilibru și teoria continuum de defecte; construcția de mecanici de medii structurale neomogene, adaptate calculelor tehnice ale materialelor și structurilor; construcția mesomecanicii fizice a distrugerii, dezvoltarea pe baza metodei de diagnosticare a materialelor și structurilor încărcate în stadiul de pre-distrugere și evaluare a duratei lor de viață reziduale; metode de aplicare mesomechanics fizice structural medii neomogene, la probleme de materiale moderne, inclusiv nanomateriale, filme subțiri și structuri multistrat, călire de suprafață și de întărire și acoperiri de protecție, materiale funcționale pentru diverse aplicații; dezvoltarea metodelor de modelare și proiectare computerizată a materialelor de generații noi pe baza mesomecanicii fizice a mediilor structurale eterogene; aplicarea metodelor mesomecanicii fizice pentru rezolvarea problemelor de geodinamică, tectonică, predicție cutremur.
Noua paradigma a mesomechanics fizice va fi baza unei abordări multidisciplinare pentru rezolvarea problemelor urgente de materiale într-o serie de domenii ale științei și tehnologiei: fizică, mecanică, chimie, electronica, inginerie mecanică, inginerie de putere.
Considerarea într-o mesomecanică fizică a oricărui mediu într-un câmp extern ca sistem multi-nivel schimbă în mod fundamental gama de aplicații ale acestei științe și o face din punct de vedere conceptual multidisciplinar. Să dăm câteva exemple.
În raport, Corr. RAS S. Alekseenko a raportat valuri neliniare în filme subțiri de lichide care curg de-a lungul suprafeței unui solid. Aceste valuri neliniare se manifestă ca fluxuri de fluid sub formă de elicoidale duble. Ele se bazează pe mesomecanica interacțiunii unui film subțire al fluidului care curge și a unui solid staționar. În mesomechanics arătat materialele că dacă suprafața corpului solid pentru a crea un strat nanostructură, astfel încât tracțiune solidă schema de curgere din plastic straturi nanostructurate experiență ca spirale duble. Un mecanism similar de mișcare sub forma undelor neliniare este determinat de mesomecanica interacțiunii unui strat de suprafață subțire ca mediu vâscos și cu un substrat cristalin solid. Mesomecanica undelor neliniare se dovedește a fi universală pentru multe fenomene de suprafață, interfețe interne, filme subțiri și materiale multistrat pentru electronică. Această direcție în mesomecanica are numeroase aplicații în alte științe.
Atunci când se încarcă medii structurale neomogene, un nivel important de deformare mezoscopică este mișcarea elementelor structurale individuale în ansamblul lor în schema "schimbare + tură". La interfețele lor are loc fragmentarea materialului, care se termină cu apariția discontinuităților în mediu. Astfel de fenomene, însoțite de cutremure, se dezvoltă în medii geologice și sunt descrise în geotectonică. În prezent, la Institutul de Geofizică al SB RAS, sub conducerea academicianului S. Goldin, se desfășoară un seminar regulat privind aplicațiile mesomecanicii fizice la problemele geodinamicii și geotectonicii.
În cele din urmă, legile mesomecanicii fizice controlează multe fenomene în organismele vii. În raportul lui Acad. S. Bagaeva a raportat despre caracterul vortex al mișcării sângelui în aorta și fluidul limfatic în vasele limfatice. Acest fenomen este studiat în lucrările comune ale Institutului de Fizică Laser și ITAM SB RAS. Mișcarea turbionară a sângelui și a fluidului limfatic poate fi descrisă numai prin analizarea unui sistem multilateral de "flux de fluid # 151; peretele navei ". În lucrările Institutului de Fizica Semiconductorilor din SB RAS, se arată că un flux similar de vârtej plastic se produce în solide nanostructurate. Atunci când cuprul nanostructurat este întins, benzile de mesos de deformare localizată se propagă în conformitate cu schema de schimbare + localizare vortex + shift + # 133; Un astfel de val neliniare este descris de un sistem de ecuații cum ar fi ecuațiile lui Maxwell pentru propagarea undelor într-un mediu disipativ. Acest tip de mișcare este caracteristic pentru multe medii în care există o sursă și este necesar să se asigure propagarea fluxului pe distanțe lungi într-un mediu pur disipativ.
Desigur, fiecare mediu se caracterizează prin propria sa specificitate. Dar există legi universale de mișcare care, în secolul 21, mențin mecanica în poziția de lider ca știință multidisciplinară a legilor mișcării în lumea din jurul nostru.