Оценка прочности в инженерном понимании сводится к расчету, лимитирующему несущую способность конструкций. Такими факторами могут быть значительное формоизменение деталей в результате пластических деформаций, разрушение материала при еще допустимых остаточных деформациях от превышения допускаемого значения нагрузки и т.д.
Напряженные состояния реальных деталей, даже при самых простых схемах приложения сил, всегда является сложным процессом, так как в подавляющем большинстве случаев все линейные размеры конструктивных элементов деталей соизмеримы. Поэтому результаты прочностного расчета в значительной степени зависят от принятой теории прочности и подходов, на базе которых можно, исходя из данных о физической природе материала, при простейших нагружениях предсказать, когда наступит опасное состояние при действии любой сложной системы напряжений.
Начиная с 80-х годов XX века, для решения актуальных проблем физики, механики, материаловедения и др. успешно применяются объединенные подходы синергетики и теории фракталов с использованием законов неравновесной термодинамики.
Авторы монографии, известные азербайджанские ученые, используя эти подходы, рассмотрели физические закономерности упругопластической деформации поверхностных слоев материалов. В монографии приведен подробный анализ основных факторов, ответственных за особенности упругопластического деформирования в поверхностных и приповерхностных слоях материалов с позиций синергетики и теории фрактальных структур. Проанализирована кинетика разрушения с позиций теории фракталов, установлены связи фрактальной размерности диссипативной структуры зоны предразрушения смеханическими свойствами и критическими состояниями деформации металлов и сплавов, а также мультифрактальный характер процесса слияния микротрещин.
Монография состоит из введения, восьми глав, заключения и литературы к каждой главе.
Во введении авторы описывают проблемы прочности материалов с учетом физической природы процессов, происходящих в материале под нагрузкой, связь твердого тела с его структурой, состоянием, физико- химическими явлениями при деформировании, с межатомными силами и т.п.
Не менее актуальным является обнаружение скейлинговых законов, которые имеют важнейшие свойства рассматриваемого явления в изменяющихся временных и пространственных масштабах. Реальные технические системы в большинстве случаев являются стохастически определенными, и их параметры подвержены случайным изменениям. Поэтому авторы монографии, используя скейлинговые законы и стохастическое моделирование, успешно обобщают закономерности механики усталостного разрушения материалов. В результате многочисленных исследований авторами приводится синергетическая модель разрушения (главы 1-3).
В 4 главе рассматривается кинетика разрушения с позиций теории фракталов и диагностируется контактное взаимодействие твердых тел при упругом и пластическом контактах.
Как известно, различные физические объекты и сигналы, даже обладающие признаками самоподобия, очень редко могут быть описаны с помощью лишь одной величины — фрактальной размерностью. Поэтому авторы для описания неоднородных фрактальных объектов применяют мультифрактальный анализ процесса усталостного разрушения, идея которого состоит в разложении исследуемого множества со сложной статистикой по множествам неоднородных фракталов с четко выраженной фрактальной размерностью (глава 5).
В 6 главе приводится конкретное применение фрактального анализа процесса усталостного разрушения ходовой пары в области упругопластической деформации.
В 7 и 8 главах монографии рассматривается механизм усталостного разрушения эластомеров. Приводятся основные теории прочности иусталости эластомеров, основные характеристики и условия работы элементов конструкций, особенности герметизирующей способности упругих элементов. Для количественного описания свойств упругих элементов авторы научно обоснованно выбрали реологическую модель Максвелла и установили, что при очень медленном нагружении резина является мягкой, а при очень быстром нагружении — твердой. В области средних значений темпов нагружения резина ведет себя как вязкая жидкость. С учетом этого обстоятельства авторы экспериментально доказали, что резиновый упругий элемент, независимо от нагружений, количества отверстий (одно или несколько) и их расположения (концентрично или эксцентрично), при средних значениях относительных деформаций ведет себя как жидкий материал, подчиняющийся закону Паскаля.
В заключении авторы показывают возможности предложенного подхода с учетом многоуровневого характера процесса пластической деформации и разрушения твердого тела. С помощью данного подхода возможно создавать материалы с мультимодульной структурой, обладающей уникальными физико-механическими и функциональными свойствами. Все это открывает новые перспективы дальнейшего развития вышеуказанного научного направления, и можно с уверенностью сказать, что фрактальные подходы в механике разрушения найдут еще много важных практических приложений.
Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами физической прочности механики разрушения, а также для аспирантов и студентов старших курсов.
Рецензент: