Введение к работе
Актуальность темы работы. Для изыскания возможностей еленаправленного управления механическими свойствами кристаллических вердых тел необходим всесторонний анализ микроскопических механизмов роцессов пластической деформации, которые неразрывно связаны с особенностями вижения и размножения дислокаций. Основными причинами, затрудняющими вижение дислокаций, являются ансамбли структурных нарушений ристаллической решетки, среди которых, прежде всего, следует выделить: аотические ансамбли дислокаций, расположенные во вторичных системах кольжения, - так называемый лес дислокаций; ансамбли призматических ислокационных петель; ансамбли точечных препятствий и др.
Ввиду большой практической значимости проблемы изучения особенностей роцессов движения скользящих дислокаций ей уделяется очень большое внимание, ак в экспериментальном, так и в теоретическом аспектах. Вместе с тем, при кспериментальных исследованиях лишь в ряде отдельных случаев оказывается озможным выявить влияние различных факторов на движение отдельных ислокаций и оценить их роль. Теоретическое рассмотрение данных процессов, в иду необходимости учета многочисленных факторов геометрической статистики и тожественного характера взаимодействия в исследуемых задачах с неизбежностью ынуждает прибегать к целому ряду существенных упрощений, которые в заметной тепени отдаляют предлагаемые модели от реальной ситуации в кристаллах. I настоящее время наиболее эффективным средством для систематических сследований микроскопических процессов пластической деформации является юделирование соответствующих процессов на ЭВМ. Методы машинного юделирования позволяют отказаться от многих упрощающих предположений, что ает возможность существенно ближе подойти к описанию реальной ситуации в ристаллах. Машинный эксперимент имеет также то неоспоримое преимущество,
что позволяет рассматривая гипотетические модели, выяснить достаточно тонкие особенности процессов движения дислокаций через ансамбли структурных дефектов, выделяя при этом влияние и вклады отдельных факторов, что пока невозможно сделать никакими другими средствами. Это дает основания с привлечением методов машинного моделирования связывать надежды на построение достаточно полной картины процессов деформационного упрочнения.
Целью работы являлось:
Построение физических моделей и методик моделирования процессов взаимодействия скользящих дислокаций с хаотическими композиционными ансамблями, составленными из дислокаций леса и точечных препятствий.
Исследование закономерностей процессов движения скользящих дислокаций через композиционные ансамбли в зависимости от относительной концентрации дислокаций леса и мощности точечных препятствий.
Анализ сложения вкладов однокомпонентных ансамблей различной природы в упрочнение соответствующих композиционных ансамблей.
Исследование закономерностей процессов движения скользящих дислокаций через композиционные ансамбли - точечных препятствий и колеблющихся дислокаций леса в зависимости от величины амплитуды колебаний.
Научная новизна диссертации состоит в том, в ней впервые применительно к кристаллам с ГПУ структурой:
осуществлено моделирование процессов движения скользящих дислокаций через хаотические композиционные ансамбли дислокаций леса и точечных препятствий различной мощности с учетом дальнодействующих полей напряжений, создаваемых ансамблем дислокаций леса;
- получены основные статистические характеристики процессов движения скользящих дислокаций через композиционные ансамбли и проведен анализ их зависимости от мощности точечных препятствий и относительной концентрации
іазличньгх однокомпонентных ансамблей препятствий, входящих в состав
юмпозиционных; "
- установлено, что независимо от мощности точечных препятствий влияние
інсамбля точечных препятствий на особенности процессов движения скользящих
шслокаций через композиционные ансамбли начинает проявляться лишь при
дестижении порогового значения относительной концентрации дислокаций леса в
юмпозиционном ансамбле (у); предложено соотношение для расчета порогового
яачения относительной концентрации у";
проведен анализ вкладов в суммарное упрочнение компонент для іазличньїх композиционных ансамблей.
- получены основные статистические характеристики процессов движения
жользящих дислокаций через композиционные ансамбли точечных препятствий и
солеблющихся дислокаций леса и проведен анализ их зависимости от амплитуды
колебаний.
- установлено, возможность дислокаций леса совершать вынужденные
іериодические колебания приводит к разупрочнению композиционного ансамбля,
«ставленного из точечных препятствий и дислокаций леса.
- показано, что с ростом амплитуды колебаний дислокаций леса
шупрочнение композиционного ансамбля характеризуется двумя стадиями,
соторым соответствуют различные физические механизмы; на первом этапе рост
імплитудьі приводит к снижению доли точечных препятствий способных оказьшать
«противление движению скользящих дислокаций, что и обуславливает монотонное
;нижение величины критического напряжения прохождения. На втором этапе
очечные препятствия перестают оказьшать сопротивление движению скользящих
шслокаций, вследствие чего скользящие дислокации тормозятся исключительно
щслокациями леса, что и обуславливает в данной области резкое снижение
жорости изменения значения критического напряжения прохождения.
Практическая ценность. Проведенное в работе развитие метода компьютерного моделирования и'полученные результаты могут быть использованы как в исследованиях, так и для расчета физических свойств прочности и пластичности реальных кристаллов, а также при создании технологий диагностики и контроля дефектной структуры кристаллических материалов.
Положения выносимые на защиту.
1. Методика моделирования процессов взаимодействия скользящих
дислокаций с хаотическими композиционными ансамблями дислокаций леса и
точечных препятствий.
2. Результаты детальных исследований процессов движения скользящих
дислокаций через хаотические композиционные ансамбли дислокаций леса и
точечных препятствий; закономерности зависимости статистических характеристик
данных процессов от относительной концентрации компонент композиционных
ансамблей и мощности точечных препятствий.
3. Положения о возможной взаимозаменяемости различных ансамблей
точечных препятствий в композиционных ансамблях дислокаций леса и точечных
препятствий как с точки зрения их вклада в суммарное упрочнение, так и с точки
зрения ряда статистических характеристик.
4. Положение о двухэтапном характере разупрочнения композиционного
ансамбля дислокаций леса и точечных препятствий по мере роста амплитуды
колебаний дислокаций леса.
Апробации работы. Результаты диссертационной работы докладывались на следующих отечественных и зарубежных конференциях: International Conference on Systems, Signals, Control, Computers (Durban, South Africa, 1998); International Conference on Systems and Signals in Intelligent Technologies (Minsk, Belarus, 1998); International Conference on Modelling and Simulation (Santiago, Spain, 1999); Прогрессивные технологии автоматизации (Вологда, 1999); International Conference on Artificial Intelligence (Durban, South Africa, 1999); ХП Международная
шнференция по нейрокибернетике. (Ростов-на-Дону;- 1999); XX Международная
шнференция Релаксационные явления в твердых телах (Воронеж, 1999). '
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, зыводов, двух приложений и списка литературы. Она изложена на 128 страницах гекста, содержит 54 рисунка, 5 таблиц, 134 библиографических названий.
