Оценка поврежденности адгезионного контакта упругих тел
Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. Рассмотрение двух тел, находящихся в состоянии адгезии вдоль поверхности адгезионного шва. Попытка оценки истинной площади контакта этих двух тел на основании представлений механики сплошных сред.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.07.2018 |
| Размер файла | 53,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оценка поврежденности адгезионного контакта упругих тел
Якушина С.И.
Известно, что реальный контакт твердых тел даже в состоянии адгезии не является сплошным [1, 2]. Причинами являются загрязнение поверхности контакта и неполнота контакта слоев и , связанные с физической природой их материалов, их “адгезионной совместимостью”. В данной работе рассмотрение неполноты адгезионного контакта осуществляется лишь с механической точки зрения.
Из-за разности межатомных расстояний решеток адгезионный контакт не является сплошным. Известно, что, приближаясь к равновесному состоянию, любое тело стремится к минимуму своей энергии [3]. Это приводит к тому, что при расколе его на две части вдоль первоначально гладкой поверхности ближайшие к ней атомы меняют свое положение и поверхность получает сложную форму [4]. Кроме того, при подобной реконструкции поверхности ее активной частью, способной взаимодействовать с напыляемыми частицами, являются лишь отдельные участки - активные центры. Следствием этого является островковый механизм формирования плёнки при её напылении на поверхность основы. По мере роста и смыкания островков между ними и поверхностью основы возможно образование пустот, участков отсутствия слипания, то есть, неполного адгезионного контакта.
На основании вышеизложенного строится условие для количественной относительной площади адгезионного контакта.
Допускается, что каждый элементарный участок поверхности кажущегося контакта тел и является объединением двух участков
.(1)
На первом из них адгезия существует, на втором ее нет.
При образовании в этой системе происходят энергетические изменения. Среди всех возможных для системы состояний наступает то, которое соответствует их минимуму. Поэтому в равновесном состоянии системы в отсутствии внешних механических воздействий должно выполняться равенство
.
Перемещение частиц тела на границе его контакта с другим телом системы является суммой перемещений, возникающих как при наличии адгезии, так и при её отсутствии, взятых с коэффициентами, равными относительным долям участков границы, на которых это наблюдается:
(2)
В теории упругости [5] тензоры напряжений являются линейными комбинациями градиентов перемещений различных порядков. С учётом (2), на основании этого можно заключить, что для них справедливо представление
(3)
Представленные выше рассуждения дают возможность решить поставленную задачу, рассмотрев предварительно, независимо друг от друга, две задачи. Первая - об адгезии и в предположении об абсолютной её сплошности вдоль . Вторая - задача об их напряжённо-деформированном состоянии при условии отсутствия их взаимных воздействий.
Выражение для избытка поверхностной энергии объединённого тела
(4)
В этой записи численно равно работе обобщённых внутренних сил, вызванных адгезионным контактом, на обобщённых перемещениях, вызванных также адгезионным контактом. - работа обобщённых внутренних сил, возникающих в при отсутствии адгезии, на перемещениях, появляющихся под влиянием этих сил. Ввиду этого, обе величины и положительны. Значит, зависимость имеет минимум. Соответствующее ему значение определяется условием
(5)
С целью сокращения математических расчетов, учитывая необходимость лишь качественного анализа несплошности на основании предлагаемой математической модели, далее считаем следующее:
1) тела B(б) и B(в) предполагаются полубесконечными;
2) процессы деформирования, происходящие при адгезии, являются одномерным;
3) для характеристики деформированного состояния предлагается использовать только два первых градиента перемещений, а для характеристики напряженного состояния - два первых тензора напряжений;
4) допускается, что внешние, распределенные по краям , взаимодействия на объединенное тело B(б, в), имеющие касательную и нормальную составляющие, приводят к значению б, равному сумме значений б, полученных только от нормального и только от касательного воздействий.
Эти допущения позволяют рассчитывать поврежденность только аналитически, минуя численный счет. Данные расчета использованы при оценке прочности многослойной стенки макета проточного тракта жидкометаллического бланкета термоядерного реактора ИТЭР [1].
адгезия механика полупроводник диэлектрик
Литература
1. Витковский, И. В. Теоретическая оценка несплошности адгезионного контакта элементов жидкометаллического бланкета термоядерного реактора / И. В. Витковский, А. Н. Конев, В. С. Шоркин, С. И. Якушина // Журнал технической физики, 2007. - Т. 77.- Вып. 6. - С.28 - 33.
2. Зимон, А. Д. Адгезия пленок и покрытий / А. Д. Зимон. - М.: Химия, 1977. _ 352 с.
3. Физический энциклопедический словарь.- т.1.- М.: Советская энциклопедия, 1960.- 664 с.
4. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках.- М.: Наука, 1970.- 400 с.
5. Шоркин В.С. Особенности упругости поверхностных слоев твердых тел. /В.С. Шоркин //Упругость и неупругость. Материалы международного научного симпозиума по проблемам механики деформируемых тел, посвященного 90 - летию со дня рождения А.А. Ильюшина. Москва, 22- 23 января 2001 г. - М.: МГУ, 2001. - С. 453 - 454.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Уравнения механики сплошных сред для затвердевающих и растущих тел. Реологические соотношения затвердевающих линейных вязкоупругих сред. Исследование цилиндрического стеклометаллокомпозита. Осесимметричное состояние затвердевающих сред, задача Ламе.
дипломная работа [594,3 K], добавлен 26.07.2011Поверхностные акустические волны - упругие волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности твёрдого тела или вдоль его границы с другими средами и затухающие при удалении от границ. Энергетические характеристики ПАВ, составление уравнения Ламе.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 17.01.2012Характеристики микрогеометрии поверхностного слоя. Фактическая площадь контакта. Шероховатости приработанных поверхностей. Фактическая площадь контакта. Приближенные формулы для расчета фактического давления. Микротвердость шероховатой поверхности.
реферат [83,7 K], добавлен 23.12.2013Движение электромагнитных волн в веществе. Отражение и преломление плоской однородной волны на плоской поверхности раздела двух сред и двух идеальных диэлектриков. Формулы Френеля, связь между амплитудами падающей, отраженной и преломленной волн.
курсовая работа [770,0 K], добавлен 05.01.2017Отражение и преломление плоской однородной волны на плоской поверхности раздела двух сред. Формулы Френеля. Отражение и преломление на границе двух идеальных диэлектриков, на границе раздела с проводником. Фаза преломлённой волны и отраженной волны.
курсовая работа [983,0 K], добавлен 17.06.2012Описание классических задач механики контактного взаимодействия. Определение контакта между шаром и упругим полупространством, двумя шарами, двумя скрещивающимися цилиндрами, индентором и упругим полупространством. Учет шероховатости поверхности.
реферат [376,0 K], добавлен 23.12.2015Векторная диаграмма одночастотных колебаний, происходящих вдоль одной прямой. Нахождение графически амплитуды колебаний, которые возникают при сложении двух колебаний одного направления. Сложение двух гармонических колебаний одного направления.
курсовая работа [565,3 K], добавлен 15.11.2012Определение внутреннего диаметра корпуса теплообменника. Температура насыщенного сухого водяного пара. График изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева. Вычисление площади поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.
контрольная работа [165,6 K], добавлен 29.03.2011Дефекты реальных кристаллов, принцип работы биполярных транзисторов. Искажение кристаллической решетки в твердых растворах внедрения и замещения. Поверхностные явления в полупроводниках. Параметры транзистора и коэффициент передачи тока эмиттера.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 22.10.2009Элементы механики сплошных сред. Энергия деформирования. Теоремы о минимуме. Модель среды с малой объемной долей включений. Полидисперсная модель, свойства среды с малой объемной долей произвольно ориентированных тонких пластинчатых включений.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 30.07.2011Сущность внутреннего фотоэффекта. Фотопроводимость при наличии поверхностной рекомбинации и диффузии носителей заряда. Эффект Дембера. Измерение фотоэлектромагнитного эффекта. Особенности p-n переходов в полупроводниках, барьер Шоттки для электронов.
курсовая работа [788,8 K], добавлен 27.11.2013Сложение двух когерентных световых волн, поляризованных в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Рассмотрение частного случая поляризации света. Обнаружение эллиптически- и циркулярно-поляризованного света. Пластинки для компенсации разности фаз.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.04.2012Изучение механики материальной точки, твердого тела и сплошных сред. Характеристика плотности, давления, вязкости и скорости движения элементов жидкости. Закон Архимеда. Определение скорости истечения жидкости из отверстия. Деформация твердого тела.
реферат [644,2 K], добавлен 21.03.2014Явления оптической и термической перезарядки, их роль в полупроводниках и полупроводниковых структурах. Особенности оптических переходов при наличии нескольких глубоких и мелких уровней в запрещённой зоне, в основном, при комбинированном возбуждении.
реферат [35,2 K], добавлен 22.06.2015Понятие и свойства поверхностного натяжения. Зависимость энергетических параметров поверхности от температуры. Адсорбция. Поверхностная активность. Поверхностно-активные и инактивные вещества. Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра.
презентация [313,0 K], добавлен 30.11.2015Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Закон сохранения импульса и сохранения момента импульса. Физический смысл соударения упругих и неупругих тел. Практическое применение физического явления соударения тел. Механический метод разрушения пород.
контрольная работа [240,4 K], добавлен 16.09.2013Микрополосковая линия как несимметричная полосковая линия передачи для передачи электромагнитных волн в воздушной или диэлектрической среде, вдоль двух или нескольких проводников. Построение соответствующей модели с помощью программы CST Studio SUITE.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 12.03.2019Преобразование света при его падении на границу двух сред: отражение (рассеяние), пропускание (преломление), поглощение. Факторы изменения скорости света в веществах. Проявления поляризации и интерференции света. Интенсивность отраженного света.
презентация [759,5 K], добавлен 26.10.2013Стадии процесса трансформации поглощенной энергии короткого лазерного импульса. Поверхностные и объемные эффекты: отжиг полупроводников; индуцированная аморфизация поверхности; разрушение тел идеально чистых и с локальными макроскопическими примесями.
реферат [1,8 M], добавлен 23.08.2012- Распространение плоских, гармонических по времени, упругих акустических волн в периодичном волноводе
Волновые явления в периодических слоистых волноводах. Создание приложения, моделирующего процесс распространения плоских, гармонических по времени, упругих акустических волн в периодическом волноводе. Метод Т-Матриц для периодического волновода.
курсовая работа [910,2 K], добавлен 30.06.2014
