На основе компьютерного моделирования методом подвижных клеточных автоматов изучено влияние напряженного состояния границ раздела структурных элементов в блочных средах на их деформационный отклик при динамических воздействиях. Полученные результаты позволили выделить ряд параметров деформационного отклика, величина которых претерпевает качественное изменение при изменении характера напряженного состояния. В качестве таких параметров выступают величина инициированного воздействием относительного тангенциального смещения блоков и некоторые характеристики частотного спектра скоростей таких смещений. Проведенный анализ позволяет предложить комплексный подход к диагностике напряженного состояния фрагментов активных границ раздела в блочных средах различной природы, в частности в иерархически организованной геологической среде.

Упругие волны, генерируемые при контактном взаимодействии, рассматриваются как источник информации о процессе деформации и разрушения в зоне контакта. Развита методика численного анализа упругих волн на основе обработки зависимостей от времени таких величин, как компоненты скорости, давление и интенсивность напряжений, регистрируемых в определенной точке тела. Показано, что вследствие динамической природы процесса трения для анализа регистрируемых сигналов даже в установившемся режиме, помимо преобразования Фурье, необходимо применять средства частотно-временнуго анализа.

Анализ зависимости термодинамического потенциала Гиббса от молярного объема в полях внешних воздействий позволяет представить все структурно-масштабные состояния в твердом теле как иерархию масштабов фрагментации кристалла по мере возрастания степени его термодинамической неравновесности. Особое внимание в этой иерархии масштабов уделяется структурным диапазонам: субмикрокристаллическому (d 100 нм), наноразмерному (d = 30-100 нм) и наноструктурному (d 30 нм). С последним структурным диапазоном связаны термодинамически особые наноструктурные состояния, качественно отличные от всех других структурно-фазовых состояний в твердых телах. Наноструктурные состояния возникают только в сильнонеравновесных твердых телах как предпереходная стадия потери твердым телом его трансляционно-инвариантного кристаллического состояния вблизи нуля термодинамического потенциала Гиббса. Обосновывается фундаментальная роль локальных зон гидростатического растяжения в механизмах фрагментации всех масштабов. Подчеркивается принципиальная важность сохранения термодинамического потенциала Гиббса неравновесного кристалла в области отрицательных значений для сохранения его сплошности при внешних воздействиях. Области наноструктурных состояний в сильнонеравновесном твердом теле могут существовать только в окружении квазиаморфных прослоек, которые характеризуются положительным знаком термодинамического потенциала Гиббса. Дальнейшее возрастание степени неравновесности твердого тела сопровождается возникновением в нем пористости в локальных зонах гидростатического растяжения. Делается заключение, что физическая мезомеханика и неравновесная термодинамика являются важной методологической основой наноматериаловедения.

В работе показана возможность изучения закономерностей поведения и диагностики структуры и свойств поверхностных слоев и покрытий на основе спектрального анализа акустических колебаний и силы сопротивления при трении. Исследования проведены на наноскопическом масштабе с использованием численного моделирования методом подвижных клеточных автоматов. Развита методика анализа упругих волн на основе обработки зависимостей от времени таких величин, как компоненты скорости, давление и интенсивность напряжений, регистрируемых в определенной точке поверхности контртела. Идентифицированы основные пики на спектрах регистрируемых данных, обусловленные собственными частотами системы, геометрическими и адгезионными параметрами модели, а также шероховатостью взаимодействующих поверхностей. Показано, что спектры изменения давления в модели качественно подобны акустическим спектрам записи звука в реальном эксперименте. Теоретически обосновывается возможность применения трибоспектрального анализа на основе вычисления силы трения для диагностики неоднородностей и несплошностей наноскопического масштаба в поверхностном слое толщиной до 100 нм. Результаты изучения показали возможность оценки ряда параметров наноскопических несплошностей, таких как характерный пространственный период их расположения и линейные размеры. Обсуждаются области применения предложенного подхода как перспективного неразрушающего метода исследования поведения и диагностики структуры и поврежденности покрытий и поверхностных слоев наноскопической толщины.

Методом электронной микроскопии в тонких фольгах исследована кривизна-кручение кристаллической решетки в нанокомпозитных покрытиях на основе TiN с различной микроструктурой. Впервые обнаружены высокая кривизна-кручение решетки до 300° мкм-1 и внутренние упругие напряжения в нанокристаллических кристаллах TiN размером менее 20 нм. Выполнено сравнение упругонапряженных состояний в покрытиях с нанокристаллической и двухуровневой зеренной структурой. Высказаны предположения о природе структурных дефектов, обуславливающих наличие кривизны-кручения решетки в покрытиях с различной микроструктурой. Обсужден вопрос о природе сверхтвердости в этих покрытиях.

Предложен подход к многоуровневому описанию деформации и разрушения хрупких пористых сред с одним максимумом на гистограмме распределения пор по размерам в рамках метода подвижных клеточных автоматов. Подход основан на определении эффективной функции отклика клеточного автомата прямым моделированием представительного объема пористой среды. Разработана иерархическая модель механического поведения керамики на основе ZrO2 с размером пор соизмеримым со средним размером зерна при сдвиговом нагружении и одноосном сжатии. Исследованы возможности разработанного подхода по учету неоднородности пространственного распределения прочностных свойств пористых сред путем изменения параметров межавтоматного взаимодействия по стохастически выбранным направлениям. Показано, что такой способ учета неоднородности открывает широкие перспективы для многоуровнего описания пористых сред с иерархической структурой порового пространства.

В работе исследуются процессы деформации и разрушения материалов с покрытиями различной толщины. Краевая задача механики решается численно методом конечных разностей в постановке плоской деформации. Для описания механического отклика стальной подложки и боридного покрытия используются модели упругопластической среды с изотропным упрочнением и упруго-хрупкого разрушения соответственно. Геометрия границы раздела «покрытие - подложка» соответствует экспериментально наблюдаемой и учитывается в расчетах явно. Проведены серии численных экспериментов при варьировании толщины покрытия. Показано, что в пределах тонкого поверхностного слоя (около 80 мкм) концентрация напряжений вблизи границы раздела «покрытие - подложка» увеличивается при уменьшении толщины покрытия, т.е. по мере приближения данной границы к свободной поверхности образца. Установлено, что данный эффект проявляется уже на упругой стадии и усиливается по мере развития пластической деформации в подложке.

Предложена и исследована двумерная модель синтеза покрытия на подложке в условиях регулируемого нагрева, учитывающая кинетические и тепловые явления. В качестве модельной системы покрытия выбрана смесь порошков Ti и Ni, в качестве подложки - сталь. Система химических реакций записана в соответствии с диаграммой состояния Ti-Ni. В модели учитывается, что химические реакции тормозятся слоем продукта. Задача решена численно. Определены распределения температуры и концентраций элементов и соединений в различные моменты времени для различных условий синтеза. Показано, что при любой организации процесса синтезированный материал оказывается химически неоднородным.

Рассматриваются простейшие прикладные варианты теории упругопластического деформирования при пропорциональном (простом) и непропорциональном (сложном) нагружениях. Излагаются методы идентификации материальных функций, замыкающих варианты теории. Анализируются результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов сложного нагружения как п плоским, так и по пространственным траекториям деформаций. Для специалистов конструкторских и проектных организаций, научно-исследовательских институтов, а также для аспирантов и студентов, занимающихся расчетами и исследованиями высоконагруженных конструкций современной техники.

В монографии излагаются последние достижения авторов в области "ценностных" весовых алгоритмов статистического моделирования для решения задач математической физики. Книга предназначена для специалистов в области прикладной математики и вычислительной физики, для студентов и аспирантов физико-математических специальностей.

Предлагаемая читателю книга посвящена второму закону термодинамики в его историческом развитии, причем особое внимание уделено его статистическому истолкованию. В книгу вошли работы выдающихся ученых, основоположников термодинамики и статистической физики. Открывается книга работой С. Карно, которая представляет большой интерес как первая попытка подойти к закономерностям. составляющим содержание второго закона термодинамики. далее следуют главы из книги Р. Клаузиуса, где излагаются основы термодинамики. Приводятся статьи У. Томсона, который, в отличие от Р. Клаузиуса, особенно подчеркивает ту мысль, что второй закон термодинамики отражает процесс рассеяния энергии. Дается часть классического труда Л. Больцмана, посвященная статистическому истолкованию второго закона. завершается сборник работами М. Смолуховского, устанавливающими пределы приложимости второго закона в его классической формулировке. Книга будет интересна физикам, историкам науки и всем, кто желает по первоисточникам ознакомиться с развитием одного из основных законов современного естествознания.

Книга посвящена фундаментальному физическому явлению - электрическому шуму в твердых телах. В отличие от существующий литературы в ней делается упор не на математические вопросы теории случайных процессов и не на анализ шума в конкретных электронных приборах, а на его микроскопические механизмы в разных проводящих материалах и твердотельных структурах. В частности, в книге излагается кинетическая теория шума в неравновесном электронном газе, очень подробно анализируются свойства низкочастотного фликкер-шума и приводятся недавние результаты по шумам в квантовых контактах. Для специалистов в области физики твердого тела и инженеров, занимающихся разработкой чувствительных электронных устройств, и студентов старших курсов соответствующих специальностей.

В книге рассмотрена феноменология электрофизических процессов электронной эмиссии и эмиссии атомных частиц, а также количественные закономерности основных и сопряженных разделов твердотельной и плазменной эмиссионной электроники, необходимые для инженерного анализа и разработок источников электронных и ионных потоков в газовых средах и в вакуумных условиях. Анализируются принципиальные и схемо-технические решения плазменных источников электронных и ионных пучков с элементами электронной и ионной оптики. Книга может быть полезна для инженеров, студентов и аспирантов, специализирующихся в области концептуального и рабочего проектирования устройств и систем эмиссионной и вакуумной электроники высокой плотности мощности различного назначения.

В работе с использованием компьютерного моделирования методом подвижных клеточных автоматов исследованы некоторые закономерности отклика, включая разрушение, образцов блочных геологических сред, находящихся в условиях неравноосного сжатия, при сдвиговом деформировании. В качестве характеристики степени неравноосности авторами предложен безразмерный параметр, который, как свидетельствуют результаты расчетов, может быть эффективно использован для определения режима деформирования среды в условиях стесненного сдвига. Показано, что увеличение сжимающих напряжений в направлении сдвигового деформирования приводит к снижению продолжительности стадии квазипластического деформирования геосреды и величины ее сдвиговой прочности. Это связано с тем, что при увеличении степени стеснения основную роль в процессах деформации и разрушения блочной среды начинают играть механизмы мезомасштабного уровня, связанные с нарушением сплошности межблочных интерфейсных областей. Одним из проявлений данного эффекта является возрастание эффективной скорости расширения сдвиговой зоны, вызванное замещением деформационных механизмов низких масштабных уровней механизмами более высокого структурного ранга.

В работе проведен сравнительный анализ распределений напряжений и деформаций на мезоуровне в поликристаллических структурах, находящихся в условиях плоской деформации и плоского напряженного состояния, и в сечениях трехмерного образца. Показано, что при одинаковых макроскопических кривых нагружения картины локализации пластической деформации на мезоуровне в двумерных и трехмерной моделях существенно отличаются качественно и количественно. Один и тот же эффективный отклик материала может быть обеспечен различными распределениями напряжений и деформаций на мезоуровне, в зависимости от способа приложения нагрузки и геометрических особенностей образца (тонкие пластины, массивные образцы и т.д.).

В книге излагаются вопросы теории и практики вакуумной металлургии тугоплавких металлов и твердых сплавов. Значительное внимание уделено рассмотрению современного промышленного оборудования, а также технологических процессов. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников металлургической промышленности; может быть полезна студентам вузов.

Издание научных трудов американского физика Дж. В. Гиббса, создателя современной термодинамики и статистической механики, включает его основополагающую работу "О равновесии гетерогенных веществ" вместе с двумя другими статьями по термодинамике. а также монографию "Основные принципы статистической механики". Книга рассчитана на физиков, химиков, физикохимиков и историков науки.

Книга представляет собой перевод трех первых разделов одного из томов (VI а/1) "Физической энциклопедии", выпущенной издательством "Шпрингер". В первой части содержатся разделы: ведение, нелинейность при малых деформациях и линейная аппроксимация. Эта монография беспрецедентна по широте охвата и глубине анализа основополагающих результатов экспериментальной механики твердого деформируемого тела. Особо тщательно обсуждаются эксперименты, явившиеся истоком или поворотным пунктом в построении теории. Для специалистов, работающих как в области экспериментальной механики, так и в области теории, и будет полезна также преподавателям, аспирантам и студентам втузов.

В монографии на основе единого подхода - метод континуального интегрирования - изложена микроскопическая теория коллективных возбуждений в сверхтекучих квантовых жидкостях. Рассмотрены модели сверхпроводников и ядреной материи, сверхтекучего He3, растворов Нe3-He4. Излагаемые результаты в большинстве своем оригинальны. Так, для сверхтекучих фаз He3 впервые исследована устойчивость голдстоуновских мод, вычислены частоты и затухание колебаний самосогласованного поля, предсказано существование двух сверхтекучих фаз в пленках He3 и полностью изучен их бозе-спектр. Приводится ряд новых эффектов в сверхтекучих He3 и He4 в электрическом поле, впервые исследованы коллективные возбуждения в растворах He3-He4 при р-спаривании в He3. Монография рассчитана на научных сотрудников, студентов старших курсов, специализирующихся по теоретической, математической, статистической физике и физике низких температур.

В монографии рассмотрены диффузия и фазовые превращения в металлах и сплавах. Значительное внимание уделено обсуждению различных аспектов взаимного влияния этих процессов. Важная роль отводится процессам образования и релаксации дефектов кристаллического строения, диффузионной активности сети подвижных дислокаций. для ряда чистых металлов приводится детальное обсуждение результатов исследования кинетических закономерностей полиморфных превращений, процессов зарождения и роста кристаллов в твердой фазе. Освещены закономерности диффузии при распаде пересыщенных твердых растворов в сплавах, содержащих частицы дисперсной фазы, а также в аморфных металлических сплавах. Исследованы фазовые превращения при диффузионном взаимодействии разнородных материалов, действие тонких прослоек на направление диффузионных потоков компонент. Для некоторых чистых металлов, не претерпевших превращений, представлены данные о влиянии электронного строения и дефектной структуры на параметры диффузии. Для научных работников, аспирантов, инженеров, студентов старших курсов вызов, специализирующихся в области физики металлов.

Приведены основные сведения о структуре, физических свойствах, методах исследования и применении жидких кристаллов. Большое внимание уделено их физическим свойствам, особенно влиянию на них внешних факторов, а также рассмотрению возможных областей применения. В связи с краткостью изложения книга снабжена большой библиографией, в том числе и дополнительной, содержащей список работ, опубликованных в Советском Союзе. Книга предназначена для широкого круга специалистов. интересующихся жидкими кристаллами и их применением, она будет также полезна студентам вузов.