Эволюция дислокационной структуры под действием ультразвука и неупругость кристаллов

• Автор: Благовещенский, Владимир Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 237 с. : ил

Оглавление
Введение
ГЛАВА 1. Особенности пластического деформирования кристаллов ультразвуком и применение математического моделирования для
интерпретации этих особенностей (обзор литературы)
§ 1. Экспериментальные данные об особенностях пластического
деформирования кристаллов ультразвуком
§ 2. Применение машинного моделирования для анализа процессов
размножения дислокаций
§3. Постановка задачи
ГЛАВА 2. Эволюция источника Франка - Рида при постоянной и
импульсной нагрузках
§ 1. Модель и алгоритм расчета работы источника
§ 2. Генерация дислокаций источником Франка - Рида при постоянном
напряжении
§ 3. Генерация дислокаций при импульсной нагрузке
ГЛАВА 3. Особенности размножения дислокаций под действием
ультразвука
§ 1. Моделирование на ЭВМ процесса образования дислокационной
петли источником Франка - Рида
§ 2. Закономерности изменения динамического предела текучести в зависимости от частоты ультразвука и параметров дислокационной
структуры
§ 3. Особенности процесса генерации дислокаций по схеме Франка -
Рида при ультразвуковой нагрузке
§ 4. Влияние постоянного однородного напряжения на работу
источника дислокаций под действием ультразвука
§ 5. Генерация дислокаций источником Франка - Рида под действием
ультразвука в неоднородных внутренних полях напряжений
ГЛАВА 4. Внутреннее трение и дефект модуля, обусловленные вязким торможением дислокаций в процессе их колебания и размножения.... 122 § 1. Нелинейные колебания дислокационные петель под действием
ультразвука
§ 2. Потери энергии, связанные с нелинейными колебаниями
дислокационных петель
§ 3. Зависимость внутреннего трения от амплитуды ультразвука
§ 4. Зависимость внутреннего трения от частоты ультразвука
§ 5. Соотношение вкладов во внутреннее трение, обусловленных вязким торможением дислокаций в процессе их ангармонических
колебаний и размножения
§ 6. Внутреннее трение в монокристаллах CsJ и оценка эффективных параметров их дислокационной структуры
§7. Дефект модуля Юнга в кристаллах, деформируемых
ультразвуком
ГЛАВА 5. Начальная стадия образования полосы скольжения под
действием ультразвука
§1. Упрощенная модель источника
§2. Особенности поперечного скольжения прямолинейных дислокаций при знакопеременном нагружении кристалла
§3. Начальная стадия формирования полосы скольжения (модель,
алгоритм расчета)
§4. Закономерности начальной стадии формирования полосы скольжения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Решение уравнения движения дислокационного сегмента в ультразвуковом поле
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Представление дислокационного сегмента в ЭВМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Вычисление множителей Ланцоша и Фейера
Заключение
Литература
Введение
На все физические, и в особенности на структурно чувствительные свойства кристаллов, оказывают влияние структурные дефекты. Спектр различных дефектов и характер их взаимодействия определяется как симметрией кристалла, так и характером внешнего воздействия, приводящего к изменениям плотности и строения различных дефектов.
Эволюция систем структурных дефектов при различных внешних воздействиях приводит к изменениям физических свойств. Это обстоятельство позволяет предсказать, как будут изменяться свойства материалов в условиях их полезной эксплуатации, если известны закономерности эволюции системы дефектов при этих условиях с одной стороны, а с другой стороны, если научиться управлять системой структурных дефектов, можно создавать материалы с наперед заданными свойствами, добиваться упрочнения материалов, изменения их демпфирующих характеристик и так далее.
Развитие системы структурных дефектов при статических нагрузках достаточно хорошо изучено, что нельзя было сказать в момент начала работы об эволюции дислокационной структуры при знакопеременных режимах нагружения. И хотя экспериментальных исследований насчитывалось уже значительное число, данные об элементарных актах генерации дислокации и особенностях формирования дислокационных ансамблей отсутствовали.
Целью данной работы было восполнить этот пробел хотя бы частично, исследовав процесс генерации дислокации при воздействии ультразвука на кристаллы, и влияние этого процесса на их неупругие свойства.
Эта тема соответствует в фундаментальной физике проблеме взаимодействия ультразвука с твердым телом. Исследования по этому направлению важны и для прикладных задач. Поскольку знакопеременные нагрузки достаточно часто встречающееся воздействие: при применении ультразвука в технологических целях, для облегчения холодной обработки и для упрочнения материалов. Вибрация, в том числе и высокочастотная, возникает при работе различных машин и механизмов и может приводить к нежелательным эффектам.
Диссертация состоит из пяти глав, которые имеют следующее содержание.
Глава 1 состоит в основном из двух частей. В первой части содержится обзор литературы по экспериментальным данным об особенностях пластического деформирования кристаллов ультразвуком, существующим на настоящее время. Во второй части, также обзорной, приводятся данные по математическому моделированию различных дислокационных процессов. В конце главы формулируется постановка задачи.
Во второй главе описывается предлагаемая математическая модель и алгоритм расчета работы источника дислокации. Там же описано применение

вующих полей напряжения в полосах скольжения, образованных под действием ультразвука и т.д.
Из обзора также видно, что наиболее удобным, а для режимов с быстро меняющимся во времени напряжением и методом исследования элементарных актов движения и размножения дислокации является математическое моделирование.
Поэтому в настоящем исследовании была поставлена задача изучить элементарные акты генерации дислокаций при режимах нагружения быстро протекающих во времени. Основной упор был сделан на работу источников дислокаций при напряжениях, изменяющихся во времени по гармоническому закону. С этой точки зрения важно было единым методом и в одних и тех же интервалах изменения параметров дислокационной структуры проанализировать генерацию дислокаций при постоянной нагрузке и при различных амплитудах и частотах гармонически изменяющегося во времени режима нагружения.
Итак, целью работы являлось детальное исследование процессов генерации дислокации.
Особенность данного исследования заключается в том, что оно проводилось в тесной связи с экспериментальными исследованиями, проводимыми на физическом факультете МГУ (часть экспериментов была выполнена автором данной работы). Некоторые конкретные задачи диктовались необходимостью дать корректную физическую интерпретацию наблюдаемых экспериментально закономерностей пластической деформации. В иных результаты моделирования, как в случае обнаруженных при моделировании эффектах образования облака виртуальных дислокаций, или инверсии частотной зависимости внутреннего трения при переходе от условий колебания дислокаций к размножению дислокаций, провести дополнительно анализ экспериментальных данных, результаты которого подтвердили реальное существование эффектов, обнаруженных в машинных экспериментах.
Для обеспечения поставленной задачи был создан метод, свободный от недостатков предыдущих попыток математического моделирования генерации дислокаций источником.