Заседание междисциплинарного научного семинара “Реология, вязкоупругость, ползучесть, пластичность и разрушение: эффекты, материалы, испытания, модели, анализ, технологии”

Лавинные явления в пластичности кристаллов: акустическая эмиссия при макроскопически устойчивой и неустойчивой пластической деформации
М.А. Лебедкин, д.ф.-м.н.,
Directeur de recherche, Laboratoire d’Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (LEM3),
Centre national de la recherche scientifique (CNRS), France

Доклад посвящен некоторым аспектам коллективных эффектов при пластической деформации, т.е., проявлений самоорганизации в нелинейной системе взаимодействующих кристаллических дефектов. К примерам таких явлений относятся лавинообразное движение дислокаций, возникновение статичных или подвижных неоднородных полей локальных деформаций, детерминированный хаос и т. д. Очевидно, что их изучение необходимо для понимания перехода от микроскопического движения дефектов к макроскопическому механическому поведению материалов. Лавинообразная природа динамики дислокаций – одна из широко обсуждаемых особенностей пластического течения. Ее характерный признак – прерывистый (intermittent) характер и степенная, т.е. масштабно-инвариантная, статистика измеряемого отклика. Такое поведение было сначала найдено для различных механизмов макроскопической пластической неустойчивости, приводящих к скачкообразным кривым деформации. Увеличение разрешения измерений, в особенности применение метода акустической эмиссии (АЭ), продемонстрировало, что лавинообразное поведение внутренне присуще пластической деформации на соответствующих микроскопических масштабах. Позднее этот вывод был подтвержден прямыми исследованиями кривых деформации микроскопических образцов.

Несмотря на вышесказанное, коллективное поведение обычно не проявляется на макроскопическом масштабе кривых деформации, имеющих гладкий характер для объемных образцов большинства материалов. Скачкообразное пластическое течение занимает особое место, поскольку в этом случае коллективные эффекты настолько сильны, что вызывают макроскопические скачки деформации и приложенного напряжения. Более того, в отличие от АЭ, такие события могут подчиняться различным статистическим законам распределений. Поэтому исследования АЭ с обсуждаемой точки зрения первоначально обходили стороной случаи макроскопической неустойчивости. Однако исследования в условиях эффекта Портевена-Ле Шателье (ПЛШ) в сплавах показали, что АЭ подчиняется степенной статистике и при скачкообразной деформации, включая и те условия, когда статистика скачков напряжения имеет качественно другую природу. Разнообразное поведение на разных масштабах и возможная природа масштабных переходов является предметом доклада.

В докладе будет дан краткий обзор различных проявлений самоорганизации в пластической деформации. Основной акцент в последующем изложении результатов будет сделан на данных статистического, а также мультифрактального анализа как АЭ, так и скачкообразных кривых деформации в условиях эффекта ПЛШ в модельных сплавах AlMg. В частности, такое сопоставление проливает свет на развитие макроскопических скачков нагрузки. Будут также представлены некоторые ранее не известные направления исследований. Например, неожиданный тип поведения – синий шум –  наблюдался при анализе эволюции локальных скоростей пластической деформации в высокоэнтропийном сплаве на основе Al, измеренных с помошью метода корреляции цифровых изображений.

—

в.н.с. лаборатории “Полимерные композиты для Севера” СВФУ им. М.К. Аммосова,
доцент кафедры механики композитов мехмата МГУ имени М.В. Ломоносова