Структурно-энергетическая теория прочности.

 

В физической теории рассматриваются волновые свойства микроскопической кинетической молярной энергии статистической термодинамической системы состоящей из макроскопического  количества характеристических разрушительных флуктуаций в равновесном и квазиравновесном состоянии. Показан общий кинетический корпускулярно-волновой физический принцип формирования  полей  давления, механических напряжений и температуры в газообразном и твердом фазных состояниях конденсированной среды. Молярные структурно-энергетические кинетические параметры и зависимости характеризуют физические процессы необратимого деформирования и разрушения твердых тел. Уравнение равновесия молярной энергии в деформированном твердом теле отображает  разрушение коллективных волновых атомных структурно-энергетических связей с течением времени. Молярные структурно-энергетические физические свойства и параметры состояния деформированного твердого тела обоснованы экспериментально и теоретически. Уравнение равновесия молярной энергии, молярные зависимости  характеристики и параметры позволяют  аналитически определять основные механические показатели прочности, долговечности, усталости, пластические деформации, поврежденность, теплообразование и другие физико-механические параметры состояния деформированного твердого тела при переменных и сложных нагрузках.

 

 

Основные предпосылки для разработки структурно-энергетической кинетической теории прочности и исследований физической природы напряжений:

1. Необходимость разработки теории и методов расчетов прочности, на основе кинетической концепции, применительно к условиям сложного напряженного состояния и нестационарных знакопеременных нагрузок конструкционных материалов.
2. В экспериментальных исследованиях кинетической концепции С.Н. Журкоава установлено, что значение структурного коэффициента \(\gamma_o\) не зависит от уровня напряжений, определяется начальным структурно-физическим состоянием материала, зависит от вида напряженного состояния (тензора напряжений). Какова физическая природа этих явлений?
3. В концепции С.Н. Журкоава априори считается, что уровень напряжений и время их релаксации, не влияет на вид основного уравнения (1).
4. В концепции экспериментально выявлена качественная связь структурного коэффициента \\\\(\\\\gamma_o\\\\) материала от параметров термической обработки и структурно-физического состояния материалов, вида напряженного состояния, при этом энергия активации разрушения практически не изменяется в широком диапазоне нагрузок и условий деформирования. 
5. Экспериментально установлено, что структурный коэффициент \\\\(\\\\gamma\\\\) зависит от времени и параметров испытаний материала, поэтому можно предположить о существовании некоторой структурно чувствительной функции \\\\(\\\\gamma(t,\\\\sigma,T,\\\\gamma_o)\\\\) Необходимо установить начальное или среднее значение структурного коэффициента \\\\(\\\\gamma\\\\) в основном уравнении концепции.
6. В теории упругости, закон Гука, отсутствует физическое обоснование причин поперечных деформаций в условиях одноосного напряженного состояния, формально в поперечном направлении механические напряжения отсутствуют. Таким образом, коэффициент поперечных деформаций в деформированной твердой среде не имеет физического толкования, имеется только феноменологическая связь поперечных и продольных деформаций. Величина коэффициента Пуассона существенно зависит от структурно-физических параметров материала. Для значительных деформаций (пластические деформации и упругие соизмеримы) коэффициент поперечных деформаций представляет некоторую, не исследованную функцию структурно-физических параметров.
7. В экспериментальных исследованиях монокристаллов и поликристаллических тел установлено значительное влияние на прочность кристаллов и конгломерата кристаллов состояния их внешней поверхности (граничных объемов структурных составляющих). Физико-химическое состояние жидкой или твердой среды, внешней по отношению к поверхности кристаллов и монокристаллов СЕ, позволяет влиять (увеличить, уменьшить) на прочность, вплоть до теоретических значений прочности кристаллов.
8. Энергия сублимации и активации разрушения твердых тел характеризует энергию коллективного взаимодействия атомов находящихся у поверхности идеальных структурных единиц.
9. Подобие в физическом характере поведения экспериментальных зависимостей, графиков долговечности от различных факторов температуры и механических напряжений.
10. Физический параметр \\\\(\\\\tau_o\\\\), в основном уравнении кинетической концепции, характеризует коллективную частоту (не единичного атома) тепловых колебаний атомов твердого тела: \\\\(\\\\nu_o=\\\\frac{1}{\\\\tau_o}\\\\).
11. Необходимость разработки методов расчета прочности, разрушения, деформирования материалов принципиально нового структурно-физического строения, для которых необходимо создавать физические модели поведения деформируемой среды, критерии предельного состояния. Потребность учитывать различные факторы физического воздействия на формирование структуры и свойства прочности твердого тела с момента отвердевания, кристаллизации. 
12. Необходимость установления аналитической связи, между физическими экспериментально выявленными свойствами хрупких материалов приобретать высокую пластичность и прочность, в условиях всестороннего сжатия (влияние шарового тензора) твердой среды.
13. Прочность и долговечность материалов при влиянии различных физических факторов: температура (температурные циклы), радиация, химические среды, коррозия, вибрация, электрический ток и др. Например экспериментально выявленная связь влияния на свойства пластичности материала электрического тока малых величин пропускаемого через деформируемый образец. 
14. В экспериментальных исследованиях кристаллических тел обнаружен автоколебательный характер микроскопических пластических деформаций, обусловленный скачкообразным спонтанным взаимным относительным проскальзыванием поверхностей фрагментов микрокристаллов находящихся в поле механических напряжений всего кристаллического тела. Механизм микро-деформирования Френкеля-Эйринга.