В монографии рассмотрены физические закономерности микропластической деформации поверхностных слоев твердого тела ниже и выше температурного порога хрупкости. Проведен анализ основных факторов, ответственных за особенности пластического течения в приповерхностных слоях материалов, с позиций учета структурно-энергетических закономерностей зарождения. размножения и динамики движения дислокаций вблизи свободной поверхности твердого тела. Выявлена физическая природа и основные закономерности низкотемпературной микропластической деформации кристаллов с высоким рельефом Пайерлса в области хрупкого разрушения при малых и средних величинах напряжений. Для металлофизиков, металловедов, конструкторов, машиностроителей.

Изложены теория пластичности и общие положения теории обработки металлов давлением. Показано единство расчетных и экспериментальных методов, их сочетание в инженерной работе. Изложены новые направления в теории обработки металлов давлением. Материал иллюстрирован примерами, снабжен методическими указаниями, приведены решения конкретных практических задач. Учебник предназначен для студентов, специализирующихся в области обработки металлов давлением. Он может быть полезен аспирантам той же специальности и, как учебное пособие, студентам по специальности "Механика твердого деформируемого тела".

В доступной популярной форме изложены представления о механике разрушения - новом разделе механики твердого деформируемого тела. Содержанием книги охвачен широкий круг вопросов, включающих в себя выяснение причин некоторых серьезных катастроф ответственных конструкций и сооружений, необходимость и своевременность построения теории распространения магистральных трещин. внедрение механики разрушения в практику расчетов сосудов давления, ядерных реакторов, роторов турбин и т.п. Для студентов втузов, а также инженерно-технических и научных работников, специализирующихся в вопросах прочности и механики разрушения.

С учетом эффектов деформационного старения в монографии рассматривается актуальные проблемы современной механики материалов: усталостные разрушения и рост усталостных трещин, длительная и коррозионная прочность. Отражены экспериментальные и теоретические исследования автора и достижения в мировой литературе по данной проблеме. Вводится параметр эффективного времени, описывающий взаимосвязанные деформационные и физико-химические процессы. Формулируются уравнения теории пластичности и критерии длительной прочности для среды со старением. Исследованы закономерности циклического упрочнения стареющих сплавов и сформулированы вероятностные критерии усталостного и коррозионного разрушения материалов и сложных инженерных систем. Механическое поведение стареющих полимерных материалов описываются с помощью вязко-упругих моделей, записанных в шкале эффективного времени. Время релаксации рассматривается в качестве характеристики продолжительности старения дается сравнение с результатами опытов по ультрафиолетовому облучению, климатическому и тепловому старению и разрушению полимеров в режимах растяжения и ползучести. Книга предназначена инженерам, научным работникам, а также может быть полезна студентам, аспирантам и преподавателям, интересующимся вопросами старения и длительного разрушения материалов и конструкций.

В монографии изложены новейшие достижения в области аналитического и компьютерного моделирования механических процессов в конденсированном веществе с микроструктурой. Подробно обсуждаются как методы компьютерного моделирования, так и теоретические основы описания процессов деформирования и разрушения. Подходы, рассматриваемые в книге, особенно важны для описания процессов. при которых происходит нарушение сплошности материала. а также при переходе на масштабные уровни, на которых существенным оказывается учет атомарного строения вещества, в частности, для описания наноструктур. Монография содержит как оригинальные результаты автора, так и необходимые сведения учебного характера из соответствующих разделов механики. Книга основана на материалах, опубликованных автором в последние годы в российских и зарубежных издательствах. Для научных сотрудников, преподавателей, аспирантов и студентов вузов, обучающихся по физическим и математическим специальностям.

В работе исследовано влияние формы упрочняющих частиц и прочностных свойств границы раздела на процессы деформации и разрушения в металлокерамическом композите Al/Al2O3. Проведены трехмерные расчеты деформации и разрушения в условиях одноосного растяжения и сжатия для пяти различных случаев, в которых форма включений варьировалась от идеальной сферической до существенно неправильной. Показано, что вблизи границ раздела «матрица – включение» как при растяжении, так и при сжатии существуют локальные области материала, испытывающие растягивающие нагрузки. Установлено, что в рассмотренном диапазоне нагрузок прочность на сжатие не достигается ни в одной области материала включения, т.е. все трещины распространяются исключительно под действием растягивающих напряжений как при приложенном растяжении, так и при сжатии. Выявлены два основных механизма разрушения упрочняющих частиц — отслаивание по границе раздела и объемное растрескивание. Изучено влияние прочностных свойств границ раздела на механизмы разрушения композита.

Рассмотрены основные типы механохимических эффектов и химические реакции, про¬текающие в смесях порошков твердых реагентов при механической обработке, изменение реакционной способности твердых веществ вследствие образования дефектов, протекание химических процессов в присутствии механически активированных твердых фаз. Технологические возможности механохимии иллюстрируются примерами создания экологически чистых и малоотходных химических процессов в различных областях, среди которых основными являются: переработка минерального, возобновляемого растительного, пищевого сырья; переработка техногенного сырья, в том числе в строительные материалы; очистка воды и атмосферы, реабилитация загрязненных территорий. Применение механохимических методов позволяет разработать технологии нового экологического уровня. Особенно эффективны твердофазные технологии для переработки неорганических и органических отходов различных производств, когда продукты можно использовать в составе строительных, вяжущих, гелеобразующих материалов. Продукты новой технологии обладают существенными экологическими преимуществами. Обзор предназначен для специалистов .промышленных предприятий и венчурных фирм, экологов и студентов соответствующих специальностей.

Исследована деформационная кривая поликристаллического дуралюмина марки Д1 и установлено, что она содержит три основные стадии: линейного упрочнения, параболического упрочнения (n=1/2) и стадию предразрушения (n1/2). Представлены результаты исследования характера макролокализации пластического течения данного сплава. Картины распределения очагов локализованной пластичности эволюционируют в соответствии со стадиями упрочнения. на стадии предразрушения отмечается самосогласованное движение очагов локализации к месту будущего разрушения. Анализ кинетики очагов локализации показал. что на этой стадии в образце сосуществуют как упрочняющиеся, так и разупрочняющиеся домены, движущиеся с постоянной для каждого из них скорость, величина которой линейно зависит от координаты места зарождения.

Исследовано деформационное поведение технически чистого титана в субмикрокристаллическом и крупнозернистом состояниях на макроскопическом уровне. Проанализированы диаграммы деформации и исследуемых материалов. С помощью метода спеклинтерферометрии получены и исследованы на всех стадиях деформационного упрочнения пространственно-временные распределения локальных деформаций. Для рассмотренных материалов теоретически рассчитаны и экспериментально подтверждены значения времени существования образца и координаты места разрушения. Изучен характер движения зон локализованной пластичности. Показано, что на стадии предразрушения происходит "конденсация" очагов локализованной пластичности и "перетекание" деформационных процессов в шейку разрушения.

В книге рассмотрены эффективные методы промысловой подготовки нефти и очистки пластовых вод. Приведены методы расчетов промысловых систем сбора, коммуникаций установок и трубчатых каплеобразователей при их использовании в технологических схемах обезвоживания и обессоливания нефти. Описаны мероприятия по увеличению производительности действующих объектов, приемы перевода обезвоживающих установок на режим обессоливания без снижения их производительности. Рассмотрены технологические схемы процессов обессоливания нефти при низком расходе пресной воды. Дан анализ существующих методов подготовки нефти за рубежом, в том числе в ведущих капиталистических странах. Книга рассчитана на инженерно-технических работников нефтедобывающей промышленности, научно-исследовательских и проектных организаций и может быть полезна специалистам транспортных управлений и нефтеперерабатывающих заводов.

В настоящей книге изложены современные преставления о механике разрушения контактирующих тел и методы ее практического использования. Даны основные результаты решений контактной задачи теории упругости и пластичности, морфологии поверхностных трещин и условий их возникновения, закономерности распространения возникших трещин и разрушения исходной поверхности тела. Большое внимание уделено результатам соответствующих экспериментов и их согласованию с расчетом. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами механики разрушения, контактных взаимодействий и трибологией, а также для аспирантов и студентов старших курсов по специальностям "физика прочности", "механика деформируемого твердого тела", "динамика и прочность машин", "трение и износ в машинах (триботехника)".

Рассмотрена прикладная проблема образования пылевых частиц при разрушении угля. Целью работы является получение распределения пылевых частиц по размерам с использованием только компьютерных методов. На первом этапе было выполнено компьютерное моделирование деформации и разрушения мезообъема угля выбранного состава. На втором этапе была проведена компьютерная обработка полученных двумерных картин разрушения, в результате которой были выявлены замкнутые контуры зон разрушения, определены геометрические параметры выявленных частиц разрушения и построены их распределения по размерам. Показано, что предложенный подход позволил выявить фрагменты разрушения и оценить параметры распределения частиц по размерам в диапазоне 1...20 мкм. Разработанный метод может быть применен для других подобных задач.

В работе представлены результаты численного моделирования ударного нагружения конструкции из анизотропного алюминиевого сплава Д16Т. Приведенная математическая модель применима для описания упругопластического деформирования анизотропных сред по теории процессов малой кривизны согласно классификации А.А. Ильюшина.

Проведены исследования деформирования пористой керамики на основе нанокристаллического диоксида циркония. Показано, что накопление микроповреждений носит пороговый характер и после локального разрушения материал продолжает деформироваться по прежнему закону. Существует прямая корреляция между макронапряжениями и локальными (мезоскопическими) параметрами распределения деформаций, области равномерного накопления деформации чередуются с ее резкими изменениями, приводящими сначала к локальному, а затем к макроразрушению всего материала.

Рассмотрена природа и механизм развития тепловой хрупкости в сталях разных составов и режимов термообработки. Установлены фактор, влияющие на степень охрупчивания сталей: тип и содержание химических элементов, тип структуры, температура и длительность нагрева. Выявлены сегрегационный и структурный механизмы развития межзеренной хрупкости при состоянии теплового охрупчивания. С помощью методов количественной электронной фрактографии подробно рассмотрено изменение механизма распространения хрупких и вязких микротрещин по мере ослабления когезивной прочности границ зерен. Показано, что многочисленные случаи трещинообразования конструкций, каких как кожухи доменных печей и воздухонагревателей. корпусов кислородных конвертеров. миксеров, роторов турбин, сосудов и аппаратов давления, трубопроводов, термостатирующих устройств и других, эксплуатируемых в диапазоне повышенных температур (250-550С), вызваны развитием в конструкционных сталях явления тепловой хрупкости. Предложен обобщенный критерий вязкохрупкого перехода, основанный на конкуренции механизмов хрупкого и вязкого разрушения через размеры элементарных хрупких и вязких микротрещин. Показана возможность распространения этого критерия на случаи ослабления когезивной прочности границ зерен вследствие сегрегации вредных примесей, водорода и выделений второй фазы. Установлена возможность количественной оценки степени теплового охрупчивания сталей по доле межкристаллитного разрушения в хрупких изломах. Подробно рассмотрено влияние теплового охрупчивания на характеристики трещиностойкости и взаимосвязь их с критической температурой хрупкости. Приведены соотношения, позволяющие по результатам определения доли межзеренного разрушения в хрупких изломах и стандартных испытаний на ударный изгиб произвести оценку фактических характеристик трещиностойкости стали после воздействия эксплуатационных нагрузок. Книга предназначена для специалистов по определению технического состояния и остаточного ресурса оборудования и конструкций, подвергающихся стационарному или периодическому воздействию повышенных температур, а также для аспирантов и студентов металлургических и машиностроительных вузов.

В работе развивается эволюционный подход к описанию деформационного отклика на нагружение твердых тел и сред, основанный на идеях нелинейной динамики. Под деформационным откликом понимаются процессы деструкции прочных сред в полях действующих сил, т.е. процессы неупругой деформации и одновременного развития разрушения. Показывается, что в основе математической теории эволюции твердых тел и сред лежат уравнения механики деформируемого твердого тела как фундаментальные уравнения математической физики, отражающие самые общие природные законы сохранения массы, импульса, моментов импульса и энергии. Все многообразие физических механизмов неупругой (пластической) деформации и процессов дилатансии, т.е. развития несплошностей разных масштабов и физической природы (вакансий, пор, микро- и мезоповреждений и т.д.), на этом феноменологическом уровне описания интегрально отражается путем задания нелинейных функций отклика среды на нагружение эволюционными определяющими уравнениями первой и второй группы. Таким образом, эти уравнения конструируются на основе ведущих физических механизмов изучаемого масштаба. Показано, что, изменяя только соотношение между положительными и отрицательными обратными связями (при прочих равных условиях), среда реагирует на нагружение от типичного пластического течения до хрупкого разрушения. Предложена также процедура введения в модель реального времени процесса, что позволяет решать как задачи ударно-волнового нагружения, так и задачи геодинамики и плитной тектоники с характерными временами в миллионы лет.

Рассмотрены основные виды макро- и микростроения изломов и механизмы разрушения металлических материалов при однократных (статическом, ударном и высокоскоростном импульсном) и циклическом видах нагружения, а также методические вопросы исследования изломов методами макро-, микрофрактографии и рентгеноструктурного анализа. Описаны методики определения параметров разрушения материалов, конструкций и деталей машин фрактографическим (фрактодиагностика разрушения) и рентгеновским (рентгеновская фрактодиагностика разрушения) методами. Приведены примеры использования диагностики разрушения для определения причин разрушения конструкций и деталей авиационной техники. Учеб. пособие предназначено для студентов физических , металлургических и машиностроительных специальностей, изучающих курсы, связанные с прочностью и разрушением материалов, диагностикой разрушения, а также для специалистов в области физики металлов и металловедения, прочности и разрушения материалов, в металлургии и других смежных специальностях.

Книга посвящена макроскопической кинетике химических реакций – законам протекания их в реальных условиях, в природе и в технике в сочетании с физическими процессами переноса вещества и тепла. В доступной для широкого круга читателей форме изложены основы термодинамической теории процессов переноса и гидродинамической теории диффузии в многокомпонентных смесях. Рассматриваемые в книге вопросы имеют фундаментальное значение для теории процессов и аппаратов химического машиностроения, физики и химии горения и взрыва, физико-химической гидродинамики, теории периодических химических реакций и химической кибернетики, современной биологии. За десятилетия, прошедшие после выхода первого издания, значение макрокинетических методов еще более возросло. Они применяются во множестве новых задач фундаментальной и прикладной науки.

Изложены основы металловедения черных и цветных металлов и сплавов на их основе. Рассмотрены фундаментальные положения теории и технологии термической обработки сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов. Приведены основные закономерности формирования структуры и свойств всех групп промышленных сталей и сплавов, аморфных и радиационно-стойких сплавов, неметаллических материалов на основе полимеров, керамических и композиционных материалов. Даны рекомендации по их применению. Отдельный раздел посвящен металлическим и неметаллическим покрытиям в машиностроении. Описаны процессы коррозии, формирования и изменения строения и свойств сплавов при нормальных температурах и в условиях климатического холода, рассмотрена оценка конструкционной прочности металлов и пути ее повышения, изложены методология и принципы выбора материалов для конкретных деталей и изделий. В четвертом издании ( 10е изд. - 1999 г., 2-е изд. - 2002 г., 3-е изд. - 2004 г.) в главу "Стали и сплавы со специальными свойствами" введен дополнительный параграф 18.7 "Наноструктурированные материалы", полностью переработаны параграф 14.9 "Судостроительные стали" и раздел XI "Проблема выбора и применения материалов". Рекомендован в качестве учебника для студентов металлургических, машиностроительных и общетехнических вузов. Может быть полезен студентам вузов, обучающимся по смежным специальностям, а также преподавателям, инженерно-техническим работникам заводов, НИИ и проектно-конструкторских организаций.

В учебнике систематически описаны органические соединения по классам, а также изложены основные теоретические положения органической химии. Строение и свойства органических соединений рассмотрены с позиций как теории электронных смещений, так и теории молекулярных орбиталей. Во вторую часть вошли главы, посвященные стереохимии, реакциям нуклеофильного замещения и элиминирования, а также химии спиртов, тиолов, простых эфиров и сульфидов, свободных радикалов; введено понятие ароматичности. Для студентов университетов и химико-технологических вузов, аспирантов и специалистов.

В монографии изложены современные представления о диагностике усталостного разрушения сталей и сплавов, увеличении ресурса нагружаемых изделий путем обработки мощными короткими токовыми и импульсами. Проанализированы возможные механизмы электростимулированной обработки, повышающей на 20-30% выносливость сталей и сплавов при малоцикловом нагружении. Обращено внимание на методическое и аппаратурное обоснование исследования электростимулированной малоцикловой усталости. Книга предназначена для специалистов в области физики твердого тела, механики деформированного твердого тела, физики прочности и пластичности, металловедения.

Исследована эволюция напряженно-деформированного состояния в шейке плоского образца при растяжении с помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса TOMSC. В области шейки построены картины распределения локальных линейных и сдвиговых компонент деформации, а также интенсивности деформации. Для анализа разрушения зарождение и последующий рост трещин наблюдали на металлографических картинах продольного срединного сечения шейки. полученные результаты позволили проследить стадии развития шейки, сопоставить локальные экстремальные характеристики деформации со структурными микромеханизмами разрушения и макроориентированностью поверхности разрушения. Выявлены закономерности развития пластической деформации и разрушения, свойственные каждому исследованному материалу.

Приведены результаты экспериментальных исследований структуры поверхностных слоев материалов с покрытиями и численные расчеты, свидетельствующие о том, что под твердым слоем в матрице развивается пластическая деформация. Предложен механизм разрушения упрочненных материалов при трении, который обусловлен пластической деформацией материала подложки и фрикционным нагревом.

Проведены сравнительные исследования влияния легирования водородом в количестве 0,002-0,24 масс. % на структуру, фазовый состав, деформационное поведение и характер разрушения при растяжении сплава Ti-6Al-4V в субмикрокристаллическом и крупнозернистом состояниях. Установлено, что формирование субмикрокристаллической структуры повышает устойчивость сплава к локализации деформации на макромасштабном уровне и сопротивление водородному охрупчиванию при комнатной температуре. Обсуждаются возможные причины повышения устойчивости сплава к локализации деформации на макромасштабном уровне в присутствии водорода.

В статье исследована кинетика процесса макролокализации в материалах, деформационные кривые которых на третьей стадии имеют дискретно изменяющийся показатель параболичности. Установлено, что в таких условиях помимо известных ранее картин локализации: движущегося одиночного фронта деформации, эквидистантнных подвижных очагов локализации, стационарных картин пространственно периодических максимумов деформации и уединенного неподвижного очага локализации в области формирования шейки разрушения, обнаружен новый тип, где все зоны локализации стремятся ассоциироваться в месте предстоящего разрушения. Предложен способ оценки времени и места разрушения по параметрам распределений локальных деформаций названного типа.

Методом численного моделирования анализируются процессы деформирования и разрушения угольного композита, содержащего заполненную газом полость сложной геометрии. Показано, что в зависимости от глубины залегания угольного пласта происходят качественное изменение напряженно-деформированного состояния и смена механизмов разрушения горной породы. Рассмотрена возможность использования данного эффекта при разработке газовых (нефтяных) месторождений.

Исследован характер отслоения покрытия SiAlN, напыленного на подложку Cu в процессе термоциклирования, одноосного растяжения и знакопеременного изгиба. Выявлено многоуровневое распределение напряжений и деформаций на границе раздела покрытие - подложка, обусловленное необходимостью совместности деформации покрытия и подложки, которые характеризуются различными модулями Юнга и коэффициентами теплового расширения.

Рассмотрен процесс высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al в условиях теплового взрыва порошковой смеси 3Ni + Al под давлением. В рамках математической модели выполнены количественные оценки дисперсности зеренной структуры синтезированного интерметаллида.

Книга посвящена рассмотрению тепловой модели воздействия лазерного излучения на конденсированные среды. Описаны механизмы поглощения и диссипации энергии света в металлах и полупроводниках. Рассмотрена роль поверхностных электромагнитных волн оптического диапазона, процессы нагревания вещества лазерным излучением в линейных и нелинейных режимах, а также нетермические эффекты, сопровождающие лазерный нагрев. Детально рассмотрены механизмы лазерного разрушения поглощающих материалов. Изложены математические модели лазерного испарения для различных условий и сред. Тепловая модель распространена на оптический пробой прозрачных сред; рассмотрены механизмы пробоя газов и идеальных прозрачных твердых тел, тепловой неустойчивости на поглощающих неоднородностях, а также статистическая концепция оптического пробоя. Для научных работников, студентов и аспирантов, специализирующихся в области лазерной техники и технологии.

Настоящий выпуск содержит статьи, посвященные разработке и развитию современных методов решения широкого круга задач механики деформируемого твердого тела, включая задачи исследования деформирования и разрушения материалов и конструкций. В статьях отражены вопросы численного моделирования физико-механических процессов, алгоритмизации и автоматизации прочностных расчетов при многофакторных физических воздействиях, методология оптимального проектирования несущих конструкций с учетом различных критериев и ограничений, экспериментально-теоретические исследования, создание и использование экспертных систем.

Деструкция геоматериалов и геосред, а также деформация и разрушение как пластичных, так и хрупких материалов и сред экспериментально и теоретически изучены на основе общей методологии нелинейных динамических систем. Представление процесса деструкции (неупругая деформация, накопление повреждений, разрушение) нагружаемых твердых тел и сред как пространственно-временной эволюции нелинейной динамической системы позволяет анализировать их деформацию и разрушение в рамках единой концепции. Характерной особенностью таких пространственно-временных иерархий являются коллективные явления и процессы самоорганизации. Представлены экспериментальные и теоретические результаты по изучению особенностей эволюции нагружаемых твердых тел и сред. Показано самоподобие процесса разрушения хрупких и пластичных материалов на разных масштабах. Найдены скейлинговые показатели. Установлен универсальный критерий фрактальной делимости нагруженных материалов и сред. Представлены результаты численного м моделирования развития неупругой деформации и разрушения твердых тел и сред как иерархически организованных систем.

Исследованы закономерности макролокализации пластической деформации на параболической стадии деформационного упрочнения циркониевых сплавов Э635 и циркалой-2. Обнаружена неустойчивость пластического течения, которая проявляется в периодическом изменении пространственно-временной картины распределения локальных деформаций, наблюдаемой с использованием метода спеклинтерферометрии. Полученные результаты обсуждаются в рамках синергетической модели эволюции пластического течения на его завершающей стадии.

Макролокализация, которая сопровождает процесс пластического деформирования начиная с предела текучести и до разрушения, определяется стадийностью диаграмм нагружения материалов. В рамках этой концепции проанализирована эволюция типов картин локализации при пластическом течении ОЦК ванадиевого сплав, ПГУ магниевого сплава, тетрагонального олова и ГЦК субмикрокристаллического алюминия.

Первый том посвящен научным основам неорганического материаловедения, что соответствует общей концепции издания, совмещающего информацию о фундаментальных принципах формирования и исследования материалов со сведениями об их свойствах, технологиях и областях применения. Впервые создан энциклопедический свод современных научных представлений о физико-химической природе твердых тел, поведении неорганических материалов под действием внешних физических полей и химических факторов, рассмотрены методы анализа, исследований и диагностики неорганических материалов. Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, специализирующихся в фундаментальных и прикладных областях современного материаловедения: металлургия расплавов, порошковая металлургия, полупроводники и материалы электронной техники, специальная керамика, оптические материалы, материалы электронной техники, специальная керамика, оптические материалы, материалы ядерной техники, газофазные, плазменные, лазерные и электронно-лучевые технологии, техника высоких давлений, сварка, пайка и пр.

Рассмотрена задача о накоплении повреждений в горном массиве вокруг выработки и обрушении кровли с точки зрения развиваемого авторами эволюционного подхода. Нагружаемая полем сил тяжести геосреда рассматривается как нелинейная динамическая блочная система, эволюционирующая по законам синергетики. Определяющие соотношения, записанные в виде двух групп эволюционных уравнений, обеспечивают конкуренцию положительных и отрицательных обратных связей между параметрами геосреды, для которой учтены эффекты внутреннего трения, дилатансии, накопления повреждений и деградации прочностных свойств. Выполненные расчеты показали, что, меняя нелинейные характеристики среды, можно описать как вязкий, так и хрупкий режим разрушения, квазистационарный или существенно неравновесный режимы обрушения кровли.

В монографии рассмотрены микро-, мезо- и макроскопические аспекты процессов деформирования и разрушения твердых тел, а также моделирование физических процессов в сложных средах. Книга предназначена для специалистов в области механики, молекулярной динамики, вычислительной математики и физики пластичности и прочности материалов.