Field-theoretic approach for characterization the deformation of multicomponent polycrystalline materials


Cite item

Full Text

Abstract

Most of inorganic structural materials (metallic alloys, ceramics, minerals etc.) are polycrystalline aggregates, consisted of macroscopically large quantity of single-crystal grains (crystallites). The mechanical behavior of the specimen of polycrystalline material is governed by the physical and mechanical processes in the grains and interaction of the grains. Thus the deformation of polycrystalline material is a cooperative phenomenon typical for condensed matter physics and mechanics of heterogeneous materials. The passing of these processes depends on many parameters, including stress states of individual grains and its evolution during macrodeformation. In this paper we note a mathematical analogy between the equations of the mechanics of heterogeneous polycrystalline materials and the equations of quantum theory of particles scattering. This analogy allows to apply the methods of quantum field theory to solution of the equations of solid mechanics for heterogeneous media. We consider the application of Corringa-Kohn-Rostoker method, used in quantum theory for calculating wave function of electrons in metallic alloys, to elasticity of polycrystals. This approach allows, for instance, to calculate probability distribution density function for stresses in grains under arbitrary macrodeformation of polycrystal. Application of the method to classical problem of homogenization gives new formulae for the effective moduli of disordered polycrystalline medium.

About the authors

Anatoliy A Tashkinov

Perm National Research Polytechnic University

Email: tash@pstu.ru
(Dr. Phys. & Math. Sci.), Rector; Head od Dept., Dept. of Mechanics for Composite Materials and Structures. 29, Komsomolskiy Prospekt, Perm, 614990, Russia

Vyacheslav E Shavshukov

Perm National Research Polytechnic University

Email: shavshukov@pstu.ru
(Ph. D. Phys. & Math.), Associate Professor, Dept. of Mechanics for Composite Materials and Structures 29, Komsomolskiy Prospekt, Perm, 614990, Russia

References

  1. W. Voight, Lehrbuch der kristallphysik (mit ausschluss der kristalloptik). Leipzig – Berlin: B. G. Teubner, 1928. 978 pp.
  2. G. I. Taylor, “Plastic Strain in Metals” // J. Inst. Met., 1938. Vol. 62. Pp. 307–324 (Reprinted in the Scientific Papers of G. I. Taylor. 1. Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 1958).
  3. И. М. Лифшиц, Л. Н. Розенцвейг, “К теории упругих свойств поликристаллов” // Ж. эксп. теор. физ., 1946. Т. 16, № 11. С. 967–980.
  4. Т. Д. Шермергор, Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 400 с.
  5. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теоретическая физика. Т. 9: Статистическая физика. Часть 2. Теория конденсированного состояния. М.: Наука, 1978. 448 с.
  6. А. А. Абрикосов, Л. П. Горьков, И. Е. Дзялошинский, Методы квантовой теории поля в статистической физике. М.: Физматлит, 1962. 443 с.
  7. Neil W. Ashcroft, N. David Mermin, Solid State Physics. Fort Worth: Saunders College, 1976. 826 pp.
  8. Н. Ашкрофт, Н. Мермин, Физика твердого тела (в 2-х томах). Т. 1. М.: Мир, 1979. 399 с.; Т. 2. М.: Мир, 1979. 422 с.
  9. Л. И. Ястребов, А. А. Кацнельсон, Основы одноэлектронной теории твердых тел. М.: Наука, 1981. 320 с.
  10. L. I. Yastrebov, A. A. Katsnelson, Foundations of One Electron Theory of Solids / AIP Translation Series. Berlin: Springer, 1987. 335 pp.
  11. V. Shavshukov, A. Tashkinov, Y. Strzhemechny, D. Hui, “Modelling of pseudoplastic deformation of carbon/carbon composites with a pyrocarbon matrix” // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., 2008. Vol. 16, no. 5, 055001. 18 pp.
  12. В. Е. Шавшуков, “Распределение полей напряжений в поликристаллических материалах” // Физ. мезомех., 2012. Т. 15, № 6. С. 85–91.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2013 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».