Трибология. Физические основы, механика и технические приложения. Беркович И.И - 61 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СамГТУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

252
Микроскопические акты образования дефектов являются основой, опреде-
ляющей поведение материалов на микро- и макроуровнях. Появление каждого
дефекта влечет за собой соответствующее изменение общего состояния поверхно-
стного слоя, характеризуемого внутренней энергией и энтропией.
Согласно термодинамике поверхностный слой можно рассматривать как от-
крытую термодинамическую систему, способную обмениваться энергией и веще-
ством с окружающей средой и характеризуемую комплексом интенсивных харак-
теристик. Наличие сорбционных процессов на поверхности материалов делает их
схожими с мембранами, но, в отличие от обычных мембранных систем, поверхно-
стный слой обладает еще и объемными характеристиками и, следовательно, ком-
плексом собственных интенсивных характеристик. В рамках термодинамического
подхода стало возможным пользоваться общими понятиями и использовать пара-
метры состояния, пригодные для описания любых макроскопических систем, а
также в удобной форме, через изменение термодинамических потенциалов, учи-
тывать адсорбционные и другие эффекты. Применительно к описанию изнашива-
ния были попытки установить уравнения состояния поверхностного слоя в виде
общих уравнений баланса энергии или баланса энтропии. Это привело к созданию
энергетических моделей, например Ю.К. Машковым, представляющих функцио-
нальную зависимость скорости изнашивания от термодинамических факторов:
J = f (U, S, t, ...), (3.12)
где J - интенсивность изнашивания; U - внутренняя энергия; S – энтропия; t - вре-
мя.
В основу термодинамического подхода легли следующие идеи:
в поверхностном слое изнашиваемого материала можно выделить объем, на-
ходящийся в состоянии локального равновесия;
процессы трения и изнашивания могут быть описаны уравнениями энергети-
ческого баланса;
скорость деструкции контролируется скоростью производства энтропии.
Уравнение баланса энтропии записанное для локальной области (локальное
термодинамическое равновесие) имеет вид:
SζdivS
dt
dS
ρ
, (3.13)
где
dt
dS
ρ
- скорость прироста энтропии в данной области; divS - скорость оттока
энтропии из данной области в окружающую среду; [S] - скорость возникновения
или производства энтропии внутри данной области.
В подобных моделях, однако, не учтен тот факт, что в процессе деформации
активируются самоорганизующиеся диссипативные процессы, в результате кото-
рых перед разрушением в деформируемом материале вместо ожидаемого хаоса и
деградации наблюдаются высокоупорядоченные структуры, т.е. из системы не-
прерывно «откачивается» энтропия, образуемая в ходе накопления дефектов.
Кроме того, известен факт, что на стадии исчерпания пластичности преимущест-

Страницы