Динамическая прочность материалов с точки зрения неравновесной термодинамики

Abstract

Экспериментальные исследования по ударному нагружению материалов показали, что в процессе релаксации напряжений еще до начала диссипации возникает энергообмен между макро- и мезоскопическим масштабными уровнями. Задача распространения нестационарной волны в релаксирующей среде с учетом мезоскопических характеристик, как дисперсия массовой скорости, и параметров, определяющих масштабы и типы мезоструктур, сформулирована на основе самосогласованного нелокально-гидродинамического подхода. Обнаружено, что динамические свойства материалов определяются термодинамикой макро- мезоэнергообмена. В частности, эксперимент подтвердил, что максимальная откольная прочность имеет место в условиях динамического равновесия, которое характеризуется минимальной скоростью повышения энтропии.

Експериментальні дослідження по ударному навантаженню матеріалів показали, що в процесі релаксації напружень ще до початку дисипації виникає енергообмін між макро- і мезоскопічним масштабними рівнями. Задача розповсюдження нестаціонарної хвилі в середовищі, що релаксує, з урахуванням таких мезоскопічних характеристик, як дисперсія масової швидкостівидкості, та параметрів, що визначають масштаби і типи мезоструктур, сформульована на основі самопогодженого нелокально-гідродинамічного підходу. Установлено, що динамічні властивості матеріалів визначаються термодинамікою макро-мезоенергообміну. Зокрема, експеримент підтвердив, що максимальна відкольна міцність має місце в умовах динамічної рівноваги, яка характеризується максимальною швидкістю зростання ентропії.

As follows from the experimental studies on impact loading of materials, in stress relaxation the energy exchange between macro- and mesoscopic scale levels occurs even before the onset of dissipation. The problem of nonstationary wave propagation in the relaxing medium with the account of such mesoscopic characteristics as mass-velocity dispersion and scale and type parameters of mesostructures has been formulated on the basis of self-congruent nonlocally-hydrodynamic approach. It is established that the dynamic behavior of materials is controlled by the thermodynamics of macromesointerchange of energy. In particular, the experiment has revealed that the maximum spalling strength appears under dynamic equilibrium conditions with the minimal rate of entropy increase.